Manuel sur les pâturages des pays sahéliens (Partie II.3)

II.3. Evaluation semi-détaillée

Les cartes distinguent différentes unités de paysage pour tenter de mettre en évidence les différences de disponibilités en éléments nutritifs et/ou en eau, de manière à permettre leur estimation. Une attention particulière est portée à l'utilisation des photos aériennes.

Outre les vérifications habituelles portant sur la carte provisoire des paysages, le travail sur le terrain porte notamment sur la vérification de l'estimation de la disponibilité en éléments nutritifs et en eau. Cette vérification s'effectue en mesurant la production de la biomasse et de son taux d'azote et de phosphore, par rapport à un certain nombre de facteurs de l'environnement. Cette mesure est prise de façon à ce que les observations d'une année quelconque puissent être extrapolées pour une année sèche et pour une année moyenne.

La méthode idéale pour réaliser une telle évaluation semi-détaillée est décrite chronologiquement dans le schéma II.1;. La subdivision de ce chapitre respecte, dans la mesure du possible, cet ordre chronologique. La répertorisation des données existantes constitue cependant une exception. Les données nécessaires à certaines phases de la procédure et pouvant être recueillies à partir de documents existants, seront traitées au fur et à mesure de l'apparition de ces phases. L'importance accordée à ces documents permet d'une part de définir les éléments devant être recherchés et d'autre part de justifier l'exemple placé au centre de ce chapitre.

Schéma II.1
Représentation schématique de l'évaluation semi-détaillée.

A titre d'exemple, l'évaluation et l'établissement de la carte ont porté sur un trajet dans le centre du Sahel malien (voir annexe). Le trajet de 340 km de long et de 12 km de large, a été choisi de manière à présenter un maximum de variations :
- sables éoliens, paysages détritiques, plaines alluviales dont certaines sont inondées chaque année ;
- pluviosité diminuant d'une moyenne de 600 mm/an dans le sud, jusqu'à presque 250 mm/an dans le nord ;
- pâturages exploités par l'élevage nomade et par l'élevage (semi-)sédentaire ;
- présence d'agriculture pluviale et d'agriculture irriguée.

II.3.2. Carte provisoire d'unités de paysage

La carte constitue un outil et un produit fini de la répertorisation et de l'évaluation des pâturages. Dans le cas de la méthode présentée, la carte des paysages est considérée comme la plus adéquate, le paysage étant vu comme un ensemble « climat, sol, végétation et charge d'exploitation ». Lors de la caractérisation et la classification des unités de paysage à partir de photos aériennes, les différences de disponibilité en eau et en éléments nutritifs pour la croissance de la végétation, servent autant que possible de critère. En effet, ce sont elles qui déterminent la quantité et la qualité de la production primaire et par conséquent la capacité de charge des pâturages.

Dans la méthode d'évaluation courante des pâturages naturels (FAO, 1987) la représentation cartographique de la végétation joue un rôle important (Zonneveld et al., 1979). La composition et la structure de la végétation permettent de distinguer des types de végétation au moyen de l'analyse factorielle des correspondances (Roux & Roux, 1967 ; Djitèye, 1988). Les facteurs de l'environnement peuvent servir de critères pour la classification chorologique de ces types de végétation. La légende de la carte s'établit à partir de la corrélation entre les unités d'interprétation de la photo aérienne (concept unités de légende = paysages) et les unités de classification (types de végétation). Pour une caractérisation et un classement plus poussés des unités de paysage différenciées en premier ressort à partir de la végétation, on a recours à l'histoire géologique, aux caractéristiques du sol et du climat, et à l'ampleur de l'influence humaine et à celle du règne animal. Les observations et les mesures sur la végétation constituent donc un critère important pour la définition des unités de paysage, mais elles sont également utilisées pour évaluer la production et la qualité des fourrage, les risques de dégradation, etc.

Dans les pays sahéliens, il n'est pas possible de mettre l'accent sur la végétation en tant que critère central de classification, compte tenu de la dominance des espèces annuelles et de la forte dynamique des végétations (I.1 ). Dans la méthode développée et décrite, le type de paysage et le substrat évincent les types de végétation de la place centrale qu'elles occupent dans les critères de classification Zonneveld, 1989a et b). Par contre, la valeur indicative des végétations est reconnue : là où cela est possible elle est utilisée pour la reconnaissance et la caractérisation du substrat. Cependant, la structure prédomine sur la composition de la végétation. La dernière ne constitue un facteur important, que lorsqu'il s'agit d'espèces pluri-annuelles, surtout d'espèces ligneuses, individuellement ou en groupes.

Les mesures de la biomasse et les déterminations des taux d'azote et de phosphore ne constituent pas une base pour l'estimation de la capacité de charge. Elles servent à vérifier la disponibilité en éléments nutritifs estimée par la théorie, et à rechercher les causes d'éventuelles discordances entre les valeurs mesurées et les valeurs théoriques.

Pour établir la carte provisoire, l'utilisation et l'interprétation de photos aériennes sont essentielles. L'identification et la classification des unités de carte, sur la base de la disponibilité en eau, occupe une place essentielle. Les photos aériennes ne permettent pratiquement pas de déduire les différences de fertilité du sol, car, dans les pays sahéliens, ce sont les différences de disponibilité en eau et l'intensité d'exploitation qui marquent réellement le paysage. La prise en compte de l'évolution géologique lors de la classification du paysage permet d'augmenter les chances de découverte de différences de fertilité du sol. La classification des paysages devient ainsi une classification géomorphologique.

Classification

La classification provisoire des paysages est effectuée sur la base de caractéristiques photographiques visibles, combinées avec des informations géologiques de base et des cartes topographiques. Dans le cas de cet exemple, les informations géologiques proviennent en majeure partie de Penning de Vries & Djitèye (1982 : pp. 52-71). Les informations pédologiques (descriptions des profils, texture, disponibilité en éléments nutritifs et caractéristiques jouant un rôle dans la disponibilité en eau) proviennent de cette même source. Par ailleurs, le précis physico-géographique détaillé de Barth (1977) a été utilisé. Les informations géologiques détaillées ont été recueillies dans les études de Palausi (1959) et de Barrère & Slansky (1965). Les informations topographiques proviennent des cartes de l'IGN citées ci après (échelle 1 : 200.000 ; 1960) : NE-30-I (Hassi-Touil) ; ND-30-XIX (Nampala) ; ND-30-XX (San) ; ND-29-XVIII (Sokolo) ; ND-30-XIII (Niono).

La différenciation entre les unités de paysage et leur description est basée sur une série d'étapes hiérarchiques. Les quatre premières concernent les étapes d'une classification chorologique vers une échelle de plus en plus grande. La classification au niveau le plus élevé (i) n'est pas ou à peine possible à partir de photos aériennes, par contre cette méthode est appliquée de manière importante pour le second niveau (ii). Aux niveaux (iii) et (iv), les classifications reposent entièrement sur les caractéristiques visibles des photos. Ensuite viennent les niveaux (v) et (vi) comportant une caractérisation des différences entre les unités de paysages, obtenue principalement par déduction (voir également légende de la carte en annexe) :

(i) Unité géologique
Il s'agit là de la classification au niveau chorologique le plus élevé. Les frontières sont déterminées par différents aspects ou procédés géologiques.

L'exemple distingue trois unités principales :
- paysages détritiques avec des sols qui se sont développés sur de la latérite et du grès, formés à partir de dépôts sablo-argileux du tertiaire, le Terminal Continental ; ces paysages apparaissent dans le nord et le centre du trajet ;
- dépôts éoliens de sable à la fin du Pléistocène, le Würm (il y a 12.000-15.000 ans), déformé pendant le Subboréal (il y a 4.000-7.000 ans) ; présent dans le trajet en alternance avec l'unité précédente ;
- les dépôts alluviaux du début du Holocène (il y a 7.000-10.000 ans) et du Subatlanticum (de 4.000 ans à maintenant), en partie recouverts et en partie déformés pendant le Subboréal ; présent dans le sud du trajet.

(ii) Unité géomorphologique
La classification secondaire au niveau chorologique conduit à des unités géomorphologiques ; elle tient compte de la genèse. Les sources mentionnées ci-dessus sont utilisées partiellement, et complétées par les photos aériennes. Les caractéristiques photographiques visibles telles que la couleur, le relief, l'altitude (relative), les profils de végétation et de drainage permettent de distinguer les unités géomorphologiques : dunes, étendues de sable, crêtes rocheuses, plateaux latéritiques, bassins de rivière et autres. Cependant sans informations géologiques de base, il n'est souvent pas possible de distinguer, par exemple, d'anciens dépôts dunaires éoliens de dunes plus récentes, formées par des sables alluviaux entraînés par le vent. Dans l'exemple en question, ce sont surtout les dunes dans la partie limitrophe du delta « mort » du Niger (plaine fossile alluviale) qui posent des problèmes : s'agit-il là de dépôts éoliens ou de sables alluviaux entraînés par le vent ? C'est pourquoi certaines unités ont été qualifiées de zones de transition (voir également II.3.2.3).

A ce niveau de l'exemple, les dépôts alluviaux ne sont pas subdivisés ; tous les sables blanc-jaune sont considérés comme appartenant à une seule unité géomorphologique. Le paysage détritique se subdivise cependant en différentes unités : crêtes rocheuses (latérite ou grès), plateaux latéritiques (complexes de différentes altitudes) et sables rouges. Quant aux plaines alluviales, elles sont distinguées à partir de leur époque d'inondation : dans un lointain passé (« delta intérieur mort ») ou encore actuellement (« delta intérieur vif »).

(iii) Forme

Il s'agit d'une subdivision des unités géomorphologiques sur la base d'au moins une caractéristique précise. La plupart du temps, il s'agit de l'altitude et/ou du relief, tous deux éléments importants pour la disponibilité en eau. D'une manière générale, ces éléments se manifestent par le type et l'abondance de la végétation (profil de végétation). Les différences de sol pouvant être observées visuellement jouent également un rôle. Les indications d'altitude sont relatives ; généralement les différences d'altitude sont très faibles, aussi bien sur le trajet choisi qu'ailleurs. Dans de grandes parties des pays sahéliens, le paysage est plat, avec des petites différences d'altitude qui sont cependant d'importance pour le régime des eaux. Lorsque ces différences ne peuvent être mesurées sur les photos ou à peine, ce sont les courbes de niveau des cartes topographiques qui sont utilisées. Lorsque dans la description de l'exemple, il est question de relief, il s'agit du relief à l'intérieur de l'unité. Les déclivités qui apparaissent clairement sur les photos, mais toujours inférieures à 8%, ont donné lieu à la différenciation de l'aspect « ondulé » (classification FAO). Ainsi est apparue une subdivision principale concernant l'aspect forme du terrain, « ondulé » , « plat » et « dépression ». Dans les subdivisions « ondulé » et « plat » une nouvelle classification est possible selon l'altitude relative : élevé, intermédiaire et basse. Les «dépressions » avec et sans fossés de drainage ont fait l'objet d'une distinction, et le fait d'être soumis ou non aux inondations représente également un critère de classification. Finalement, les sables «ondulés » peuvent apparaître dans chacune des unités géomorphologiques sous différentes formes de dunes. Il est question, dans certains cas, de complexes, parce que les critères de classification cités n'ont pas de caractère absolu ou encore parce que les unités de forme sont trop petites.

(iv) Profil de végétation
Il s'agit là d'une autre caractéristique visible ayant contribué à distinguer les formes de paysage (iii) ou même les unités géomorphologiques (ii) (notamment « les sables »), et permettant même parfois de les subdiviser. Un code est conseillé pour permettre une description avec un maximum d'objectivité, pour des aspects comme :
- le taux de recouvrement par les arbres et arbustes (0-100 %) ; les estimations en question sont loin d'être fiables sur la base de photos aériennes utilisées à l'échelle de 1 : 50.000 ;
- l'homogénéité de la végétation, et les dimensions (en fonction de l'échelle) des éléments de la végétation repérables sur les photos aériennes dans le cas de végétations hétérogènes (par exemple : pas d'éléments individuels à distinguer ; éléments très fins, fins et grossiers) ;
- l'orientation des éléments de végétation photographiques (par exemple : au hasard, parallèle, courbée, et le long des fossés de drainage.

Des profils de végétation, se ressemblant fortement à première vue, peuvent présenter, par suite de différences de pluviosité moyenne annuelle, de profondeur de la nappe phréatique (proximité de plaines d'inondation, zones irriguées) et/ou d'intensité d'exploitation, de telles différences du point de vue du recouvrement et des dimensions des éléments de végétation photographiques et de leur distance entre eux, à cause de la densité des arbres, qu'il y a lieu de procéder à une nouvelle subdivision des unités de paysage (photo II.4a, b et c). Le travail sur le terrain permet notamment d'apporter des réponses quant aux véritables raisons de cette diversité.

(v) Substrat
Il s'agit de la texture du ou des sols dominants dans une unité de paysage, avec estimation des fractions de la superficie totale d'une unité se composant de dépressions, de déclivités (si la pente > 1 %) et de plaines (subdivisé éventuellement en plaines et en plateaux). Cette caractérisation est déduite des données sur lesquelles sont basées les différenciations précitées, tout en tenant compte d'un nombre d'hypothèses émises lors de l'interprétation des photos aériennes ( II.3.2.2) et d'informations fournies par les cartes des sols. Cette caractérisation permet une évaluation quantitative de la redistribution de l'eau. Sans les informations fournies par le travail sur le terrain ( II.3.3 et II.3.5), il s'agit là d'une affaire hasardeuse. Le travail sur le terrain consacre une part importante à l'observations de la structure de la végétation. Ce travail doit révéler le détail de la structure de végétation apparaissant sur les photos aériennes (iv). La richesse des formes de croissance et l'homogénéité de leur répartition constituent les caractéristiques importantes des unités. Une grande richesse des formes de croissance et une répartition hétérogène sont la preuve d'une redistribution locale importante de l'eau de pluie.

(vi) Composition floristique
Tout comme pour le substrat, il s'agit là d'une déduction des données utilisées précédemment (géomorphologie, topographie et information fournies par les photos aériennes), qui doivent être vérifiées par le travail sur le terrain. Les différences importantes dues à la pluviosité annuelle moyenne et/ou à l'utilisation de la terre, peuvent entraîner une dernière subdivision. Dans cet exemple, il est peu probable qu'une unité de paysage présente dans le nord du trajet la même végétation que dans le sud, bien que la géomorphologie, la forme et la végétation puissent être identiques. Les photos aériennes ne permettent pas d'en déterminer les limites, mais parfois la densité des arbres peut servir de critère provisoire.

Chacune des étapes de différenciation ci-dessus n'entraîne pas nécessairement une nouvelle sub-division du paysage ; elles peuvent simplement servir à la caractérisation. Ce manuel utilise au maximum une subdivision à trois niveaux : géologique, géomorphologique et « physiographique ». La carte en annexe fait apparaître que les unités physiographiques ou unités de paysages sont caractérisées par leur forme, leur substrat et leur végétation.

II.3.2.2. Photo-interprétation

Les diapositives utilisées pour l'exemple sont des diapositives « fausses couleurs » (échelle 1 : 50.000) réalisées à la fin du mois d'octobre 1977.

Par la suite, quelques doutes ont été émis quant à la justesse de ce choix, compte tenu de la difficulté d'interpréter les différences de couleurs. Pour le nord du Sahel notamment, la photographie en couleurs naturelles aurait vraisemblablement été plus adaptée. Les diapositives auraient dû permettre de détecter les profils de végétation ainsi que les différences de couleur du sol ; un point important était entre autres la différence entre les sables rouges et sables jaunes. Les interférences entre les couleurs du sol et celles de la végétation n'ont pas facilité les choses. Plusieurs raisons ont pu entrer en ligne de compte :
- Le vol a eu lieu plus tard que prévu (schéma II.1). La strate herbacée était déjà pratiquement morte partout ; il n'a donc pas été possible de profiter réellement de la réflection des infra-rouges.
- L'année 1977 était une année très sèche, avec approximativement la moitié de la pluviosité normale. Sur de grandes parties du trajet, seules quelques centaines de kg de matière sèche par hectare ont pu être produits. La contribution de la végétation à la réflection était très changeante à cause de différences dans la couverture végétale.

Hypothèses

La disponibilité en eau est déterminée en premier ressort par le climat ; les informations à ce sujet ne peuvent être déduites directement des photos aériennes. Par contre, les photos aériennes contiennent de nombreuses informations sur la mesure selon laquelle le substrat modifie et influence la disponibilité moyenne en eau (déterminée par la pluviosité et l'évaporation).

Les différences de disponibilité en eau entre différentes unités de paysage résultent de :
- l'importance de la redistribution par ruissellement ou par concentration des écoulements en surface. Cette redistribution est déterminée par la texture du sol, la déclivité et la rugosité de la surface, et la position des unités les unes par rapport aux autres ;
- la capacité de stockage du sol, déterminée par la profondeur et la texture du sol.

Ces informations peuvent être obtenues à partir des photos aériennes en tenant compte des règles suivantes :
- la redistribution est d'autant plus forte que les profils de végétation sont plus prononcés et que les traces de ruissellement sont plus nombreuses (cours d'eau temporaires, rivières, mares et lacs) ;
- une classification selon l'altitude relative correspond souvent à une classification selon la texture : plus l'unité est basse, plus la texture est fine.
- les déclivités qui occasionnent le ruissellement sur des sols sablo-limoneux ou sur des sols à texture encore plus fine (1 à 2 % sont déjà suffisants), souvent n'apparaissent pas sur les photos aériennes. Les déclivités visibles, sans ou avec légères indications de redistribution, indiquent qu'il s'agit d'un sol sablonneux ; cependant, des déclivités de 5 à 10 % sont suffisantes pour provoquer un ruissellement même sur le sable ;
- pour les substrats sablonneux, il est souvent exact que l'importance du relief est directement proportionnelle à une texture plus grossière ;
- les dépôts éoliens sont principalement des sols de texture sablonneuse, souvent très profonds ;
- les paysages détritiques sont caractérisés par des sols surtout limoneux ; il est souvent possible de départager les plateaux des vallées, les sols des plateaux et les sols des zones de transition vers les vallées étant peu profonds à cause de grès ou de latérite présent en surface ;
- les dépôts alluviaux présentent surtout des sols limoneux à argileux, qui sont relativement profonds.

Approche

Ne seront traitées ici ni la technique de la photo-interprétation ni celle de la représentation cartographique, pour lesquelles il faut consulter des ouvrages spécialisés. Certains de ces ouvrages traitent spécifiquement des pays sahéliens (par exemple Heetman et al., 1987). Ce manuel ne fait qu'émettre quelques suggestions pour mettre en pratique ce qui précède.

Dans un premier temps, les unités distinguées par les méthodes standards de photo-interprétation sont codées provisoirement. Chacune des unités est homogène en couleur, en relief, et en profils de végétation ou forme un complexe qui, compte tenu de l'échelle, ne peut être redivisé de manière utile. La classification principale est effectuée sur la base des données des ouvrages spécialisés (II.3.2.1 ; i et ii). Une classification plus poussée doit s'effectuer notamment sur le critère de la redistribution de l'eau de pluie. Pour cela, l'échelle (distances de déplacement) et l'intensité devront être pris en compte.

Une première différenciation est faite entre les unités avec et sans indications de redistribution. Une nouvelle classification est possible sur la base du relief, des profils de drainage, des profils de végétation et du degré de recouvrement. Pour la subdivision sur la base de la redistribution d'eau aux niveaux chorologiques supérieurs (unité géologique, unité géomorphologique et forme de paysage), ce sont le relief et les profils de drainage qui importent. Les lignes altimétriques sur les cartes topographiques constituent une aide appréciable (voir carte en annexe : « Géographie physique de la zone d'étude »). Pour les subdivisions qui suivent, à savoir la classification finale en unités physiographiques, les critères sont le relief et les profils de végétation. Il n'y a pas de différence de principe avec les unités globales, mais la redistribution de l'eau s'effectue à l'intérieur de l'unité et les profils de drainage peuvent uniquement être déduits à partir de différences dans la présence et la structure des végétations.

Pour pouvoir quantifier la redistribution, il est important de déterminer à l'intérieur des unités, la part relative de vallées, de déclivités et de plaines, pour autant que cela ressorte des photos aériennes.

Exemples

Ce qui précède sera illustré à l'aide d'exemples avec et sans redistribution de l'eau. Les codes sur certaines photos indiquent déjà en avant, vers la carte en annexe. Le titre de chaque photo concernée est suivie des indications, permettant de localiser les illustrations sur la carte, avec l'aide de la petite carte géographique : le numéro de la partie de carte est donné, suivi de la pluviosité moyenne.

Pas de redistribution de l'eau de pluie
Cette situation se présente dans les unités avec des sols à grande capacité d'infiltration, à savoir les sols sablonneux : plus la texture est grossière, plus les déclivités peuvent être fortes sans occasionner de ruissellement. Dans les unités avec des sols limoneux-sablonneux ou des sols encore plus lourds (capacité d'infiltration plus faible), il peut se produire également une situation sans redistribution, mais alors le terrain doit être très plat ; sur de tels sols, 1 à 2 % de déclivité sont suffisants pour occasionner un ruissellement.

Le trajet choisi ne couvre pas de tels exemples. Le premier cas est représenté dans la photo II.1. Il s'agit d'un paysage de dunes, pratiquement sans arbres ou arbustes ; les éléments de végétation ne se détachent pas individuellement. La végétation homogène et l'absence d'arbres et d'arbustes indiquent une absence totale de redistribution d'eau de pluie à l'intérieur de cette unité, malgré le paysage ondulé ( II.3.2.1 ; iii). C'est pourquoi on suppose que les sols sont principalement de texture sablonneuse avec une capacité d'infiltration (très) élevée.

Redistribution à l'intérieur des unités
Le paysage de dunes de la photo II.2 est l'exemple typique de la redistribution de l'eau de pluie à l'intérieur d'une unité. Cette unité est composée de dunes et de vallées. Le recouvrement ligneux des dunes est inférieur à 1 %. Les éléments de végétation sont très fins sur la photo et leur dispersion est au hasard. Le recouvrement ligneux des vallées est de 10 à 20 %. Les éléments de végétation y sont grossiers et leur distribution est parallèle. Ici également il s'agit de paysage ondulé. La différence dans la couverture végétale (les espèces ligneuses notamment sont visibles) mène à la conclusion qu'il est question d'une redistribution de l'eau de pluie, à cause des sols présentant une structure plus lourde que dans l'exemple de la photo II.1. On suppose que la texture est sablo-limoneuse. Si la différence en couverture végétale constitue le critère de subdivision, il apparaît que l'eau ruisselle de 80 % de la superficie de l'unité (les dunes) et se concentre sur 20 % (les vallées). L'échelle utilisée ne permet pas de cartographier séparément les deux éléments.

La photo II.3 illustre un exemple de l'accroissement de la redistribution de l'eau de pluie à l'intérieur des unités. L'unité représentée dans la photo II.3a est caractérisée par un recouvrement variable par des arbres, localement 10 %, atteignant à certains endroits 40 à 50 %, par des éléments de végétation fins à grossiers sur la photo, répartis au hasard. Il est malaisé de distinguer les deux éléments dans l'unité (endroits avec ruissellement et avec concentration des écoulements. Il semble sur la photo depuis le haut à gauche vers le bas à droite, qu'il y a évolution du profil végétal. La vue d'ensemble permet de constater que, dans le bas à droite, il est question d'une transition vers l'unité de la photo II.3b. Les taches plus claires sur la photo indiquent que la couverture de la strate herbacée y est localement plus faible ou absente. Ceci apparaît encore plus clairement dans la photo II.3c, alors que les éléments de végétation photo représentant les endroits avec un recouvrement ligneux élevé grandissent parallèlement à l'éclaircissement. La différence de recouvrement par rapport à la photo II.3b ne devient réellement importante que dans la photo II.3d ; sur de grandes parties de l'unité, la strate herbacée semble inexistante (lors du travail sur le terrain, il est apparu qu'il s'agissait d'un endroit surpâturé à l'intérieur de l'unité de la photo II.3b).

Lorsque les précipitations sont à peu près identiques pour les différentes unités, tel que c'est le cas dans cet exemple, de telles comparaisons permettent de déduire assez aisément le relief et la texture du sol. La couleur sur les photos peut apporter des informations complémentaires sur le type de sol et les informations géologiques contribuent à l'interprétation.

Les unités de la photo II.3 se situent dans le delta mort du Niger ( « ensemble fluviatile » ) qui, dans le passé, a été quelque peu recouvert par les sables, et où le vent a transformé les dépôts de sable alluviaux en amas de différentes épaisseurs. Selon la photo le relief est très réduit (différences de quelques mètres au plus ; déclivités très faibles). L'unité de la photo II.3a se compose de sable limoneux, mais la redistribution reste assez limitée parce que le terrain est plat. La concentration des écoulements se produit sur 20 % de la surface.

Dans les photos II.3b et c, cette partie s'agrandit : le paysage se compose d'une mosaïque d'ermes et de fourrés. Les ermes de la photo II.3b sont plus sablonneux que les ermes limoneux de la photo II.3c. Les fourrés de la photo II.3c sont plus argileux que ceux de la photo II.3b. La coupe transversale de l'ensemble fluviatile (voir carte en annexe) fournit l'interprétation finale : en passant de la photo II.3a vers b et c l'épaisseur de l'amas de sable sur le sous-sol limoneux-argileux diminue et la texture s'affine.

Pour calculer le bilan hydrique d'une unité (II.3.4 ), il faut enregistrer l'altitude des unités les unes par rapport aux autres afin de savoir où passent les éventuelles pertes d'eau de l'unité. Il ressort de ce qui précède que l'unité de la photo II.3a est la plus élevée et celle de la photo II.3c la plus basse.

A l'intérieur d'une même unité, il est fréquent de constater que, plus son altitude est basse, plus son sol sera lourd. Ceci ne vaut pas toujours là où les unités sont limitrophes : les sols relativement lourds de l'ensemble détritique (limoneux) se situent généralement à une altitude plus élevée que les sols sablonneux plus légers de l'ensemble éolien voisin (comparer la carte des unités de paysage avec la carte physico-géographique en annexe).

La redistribution à l'intérieur des unités de la photo II.4 se différencie à deux égards de celle des exemples précédents : elle est plus intense mais se présente sur des distances plus courtes. Les unités représentées sont connues sous le nom de « brousse tigrée », dans laquelle on distingue deux éléments principaux : des bandes ou des endroits (presque totalement) dépourvus de végétation et de petits fourrés denses.

L'absence presque totale d'une strate herbacée alors que, selon les photos, les déclivités sont très faibles, indique qu'il s'agit de sols à mauvaise infiltration, à sensibilité à l'encroûtement et/ou de sols très peu profonds ; la texture est très vraisemblablement limono-sablonneuse. La faible profondeur des sols est confirmée par la présence d'affleurements rocheux et d'escarpements (voir flèches). L'hétérogénéité de la végétation indique la présence d'un micro-relief non discernable sur les photos, car les différences d'altitude entre les parties boisées et nues sont très faibles. Ceci signifie également qu'il y a un grand risque pour cette unité de perdre de l'eau compte tenu de la faible capacité de stockage des fourrés (voir plus loin ; photo II.6).

Les différences de profils et d'orientation sont très vraisemblablement le résultat de petites différences dans la texture, la déclivité, le micro-relief et la profondeur du sol. Le profil plus fin de l'unité C24 par rapport à celui de l'unité C22 de la photo II.4a, indique par exemple une redistribution un peu moins intensive dans l'unité C24. Il est vraisemblable que le terrain est ici plus plat et/ou que la texture est un peu plus sablonneuse. Ce dernier élément est confirmé par la couleur sur la photo. Les différences dans la profondeur du sol et la présence de gravier peuvent également jouer un rôle, compte tenu du fait qu'à certains endroits la roche affleure le sol.

Le rapport entre la superficie soumise au ruissellement et celle soumise à la concentration des écoulements va croissant, de la photo II.4a à c. Ceci est en relation directe avec la pluviosité : en moyenne 480 mm, 350 mm et 300 mm par an pour respectivement les zones des photos II.4a, b et c. Diverses « transitions » dans le profil, telles que celles de la photo II.4a vers b et de b vers c, ont été trouvées sur le trajet cartographié. En fonction des extrêmes, il est aisé de conclure à différentes unités ; les transitions progressives rendent cependant toute limitation difficile.

Deux autres exemples de forte redistribution à l'intérieur d'une unité sont présentés dans les photos II.5a et b. La première est également visible en haut sur le côté gauche de la photo II.4b (unité C23). Tout comme dans les unités principales des photos II.4, il y a redistribution à l'intérieur de l'unité, mais sur une distance très courte. L'unité est très plane, mais compte tenu de l'hétérogénéité de la végétation, il doit y avoir un micro-relief fin. En plus de la couleur, ceci indique une plaine limono-sablonneuse, alors que la vue d'ensemble indique que l'unité se situe dans « l'ensemble détritique ».

L'unité de la photo II.5b ressemble à maints égards à la plaine limoneuse avec les dépressions argileuses de la photo II.3c. Les petites taches rondes sans strate herbacée attirent cependant l'attention. Lors du travail sur le terrain, il est apparu qu'il s'agissait là de zones situées autour des termitières, à fort ruissellement.

Les termitières entraînent l'hétérogénéité à l'intérieur d'une unité, ou à l'intérieur d'un élément de l'unité. Les dépressions (limono-)argileuses dans l'exemple sont habituellement relativement homogène. Mais les sols lourds à vitesse d'infiltration très lente occasionnent, lors de petites différences de niveau comme celles occasionnées par les termitières, une forte redistribution, malgré leur faible altitude dans le terrain.

Ces exemples montrent que le critère de végétation homogène n'est pas toujours suffisant pour estimer la texture. Ainsi, une végétation homogène (strate herbacée et espèces ligneuses) peut indiquer des dunes à sable grossier (photo II.1), des plaines sablonneuses et des dépressions argileuses. D'autres critères tels que l'altitude dans le paysage, sont nécessaires pour pouvoir effectuer une différenciation. Les dépressions argileuses peuvent être distinguées dans des zones à forte pluviosité, par le fait qu'elles sont temporairement inondées.

Redistribution entre les unités
Lorsque les seules photos aériennes fournissent trop peu d'informations (différences minimales et/ou distances trop grandes), les unités individuelles peuvent être classifiées selon leur altitude grâce aux profils de drainage et aux courbes de niveau des cartes topographiques. Il est ainsi également possible d'obtenir des informations complémentaires quant aux différences de texture entre les unités.

La redistribution peut avoir lieu entre les unités à tous les niveaux chorologiques. Voici quelques exemples au niveau de l'unité géologique, de l'unité géomorphologique et de la forme du paysage.

La photo II.6 illustre trois exemples de redistribution entre les unités géologiques. Deux concernent l'eau de pluie qui s'écoule de l'ensemble détritique (C) relativement élevé, vers l'ensemble fluviatile (F ; photo II.6a et b), l'autre concerne le ruissellement de l'ensemble détritique vers l'ensemble éolien (E ; photo II.6c).

La photo II.6a montre clairement que les unités de paysage à forte redistribution interne, qui font partie de l'ensemble détritique (de la photo II.4), perdent également de l'eau en faveur des unités avoisinantes : l'eau en provenance de diverses unités se rassemble dans un système de drainage prononcé qui va dans le sens de l'ensemble fluviatile (voir flèche). Il n'y a pratiquement pas de ruissellement en direction de l'ensemble éolien, bien que les photos aériennes attestent que cet ensemble est également situé à plus basse altitude. L'ensemble détritique est donc incliné vers l'ensemble fluviatile.

Compte tenu de la forte densité d'arbres et d'arbustes dans les fossés de drainage, du bon développement homogène de la strate herbacée dans les environs et de l'installation de champs dans « l'embouchure » du système de drainage, il semble que beaucoup d'eau s'infiltre dans et à la proximité des fossés de drainage. La zone basse avec le système de drainage présente évidemment un sol profond relativement sablonneux, ce qui permet de limiter le total des pertes de l'ensemble détritique dans le cas présent.

La situation présentée dans la photo II.6b se situe juste à gauche du centre de la partie 2 de la carte présentée en annexe. La carte d'ensemble physico-géographique en annexe montre qu'il s'agit de l'ensemble fluviatile de faible altitude qui s'étend entre les ensembles détritiques des parties 1 et 3. Les dépressions apparaissant clairement sur la photo ne semblent pas seulement recevoir de l'eau originaire de l'ensemble fluviatile, mais également de l'eau en provenance d'une autre unité de paysage, acheminée par le fossé de drainage situé dans le coin supérieur gauche. Le travail sur le terrain a confirmé les hypothèses résultant de la photo aérienne, à savoir que les canaux de drainage sont recouverts de sable, alors que les informations hydrologiques attestent que le canal de drainage en question contient rarement de l'eau courante, et que dans la dépression une contribution importante à l'eau concentrée ne peut donc intervenir par ce biais.

La photo II.6c représente une situation où l'eau qui ruisselle à partir de l'ensemble détritique est presque entièrement absorbée dans l'ensemble éolien sans s'écouler au-delà. Dans le bas à droite de la photo, se trouve une crête latéritique presque nue avec, à sa gauche, une déclivité assez forte. Le bon développement de la végétation avec un nombre relativement important d'arbres et d'arbustes à la base de cette déclivité, révèle la présence d'eau supplémentaire. La plaine à gauche de la photo, dispose de beaucoup moins de végétation qui, pourtant, doit être très homogène compte tenu du manque de structure de la photo à cet endroit. Ceci indique une infiltration rapide et homogène et des sols profonds sablonneux avec peu de redistribution. Le bon développement de la végétation à la limite des deux unités ne peut donc être que le résultat de la présence d'eau en provenance de l'ensemble détritique.

La photo II.7 fournit encore deux illustrations de l'hypothèse selon laquelle les profils de drainage fournissent des informations sur la texture. La photo II.7a concerne une vallée discernable aussi bien dans l'ensemble détritique que dans l'ensemble éolien et qui pente de l'ensemble détritique vers l'ensemble éolien. Dans la première unité de paysage, ce niveau présente une végétation dense de broussailles avec des bords complètement nus (indiquant de fortes déclivités et un sol limoneux). Dans la seconde unité, le niveau ne diffère pas beaucoup des alentours et les bords présentent une végétation convenablement développée (indiquant une bonne infiltration d'eau et des sols sablonneux).

La situation illustrée dans la photo II.7b représente un agrandissement de la partie à droite du centre de la photo II.6a. Sur la crête la plus élevée d'un ensemble détritique, se situent des zones à affleurements ronds et rocheux, à végétation relativement homogène et bien développée. Cette image est totalement différente de celle en bas à droite de la photo II.6c, bien qu'elle concerne également le sommet de l'ensemble détritique : à cet endroit le développement de la végétation dans les zones autour de la crête latéritique nue est négligeable et l'eau de ruissellement disparaît dans la plaine sablonneuse située plus bas. Le travail sur le terrain a fait apparaître qu'il s'agissait là d'un dépôt en forme de collier de sols sablonneux à forte infiltration, lesquels ont été déposés sur le substrat principalement limoneux par suite de grès affleurants.

Dans les exemples précédents il n'est pas question de redistribution isolée au niveau du type de paysage. Les pages suivantes ne comporteront pas d'exemples types de redistribution au niveau de la forme de paysage. La photo II.8a montre une situation qui s'en rapproche le plus. L'eau d'une plaine fluviatile (F) se concentre dans les parties les plus basses, à l'intérieur desquelles il s'effectue une graduation selon les altitudes. Dans les commentaires de la photo II.6b, sur laquelle on reconnaît en haut à droite l'image de la photo II.8a, il avait déjà été mentionné que, dans les années extrêmement humides, l'eau peut arriver dans la plaine à partir de la même unité ou même à partir d'une autre unité.

La photo II.8b représente une forme plus prononcée de la photo II.8a. Une plus grande quantité d'eau semble se concentrer dans les dépressions ; ceci est dû à un rapport plus important entre la surface de ruissellement et la surface de concentration des écoulements, ou bien à une concentration des eaux qui afflue à partir d'autres dépressions. Ceci peut venir aussi bien de la plaine elle-même que du delta vif. L'emplacement de la photo II.8b se situe en effet sur la partie 2 du trajet, entre l'emplacement de la photo II.8a et le delta vif situé plus bas (G11 sur la carte définitive ; voir annexe). A partir de la comparaison entre les recouvrements ligneux dans les dépressions des photos II.8a et b, et leurs environs et de celles dans les dépressions de G11, on conclut que la région représentée dans la photo II.8b doit faire partie du delta mort. Dans et autour de G11, la nappe phréatique est vraisemblablement peu profonde avec de l'eau de surface stagnant longuement dans les parties les plus basses. Ceci entraîne un recouvrement ligneux relativement dense, à l'exception des parties basses où le recouvrement est faible. Dans le delta mort, c'est le contraire qui se produit dans cette zone de pluviosité : recouvrement ligneux dense dans les parties basses et plus clairsemé dans les parties plus hautes.

Puisque les dépressions des photos II.8a et b concernent les parties les plus basses d'une ancienne plaine d'inondation, on conclut qu'il s'agit d'une texture argileuse.

Le lieu représenté dans la photo II.8c ressemble, du point de vue du profil de drainage, beaucoup à celui des deux photos précédentes. Il appartient également à la plaine du delta mort, mais est situé plus vers le sud-ouest (100 mm/an de pluie en plus), juste en-dessous du milieu de la partie 3 du trajet (carte en annexe). Les différences apparaissent tout aussi clairement que les similitudes : une couverture dense avec des arbres et arbustes sur les plaines relativement élevées, et des bas-fonds nus avec de l'eau de surface. Les plaines sont très hétérogènes, et il semble donc que la redistribution locale de l'eau s'effectue plutôt à l'intérieur des unités, qu'entre les unités.

Sur la base d'informations géomorphologiques et topographiques la situation semble aisément interprétable : le chenal principal est une rivière fossile ; il accueille (après la construction du barrage du Niger près de Markala et l'installation de systèmes d'irrigation) les surplus d'eau par l'intermédiaire d'une écluse de régularisation près de Diabaly (voir carte d'ensemble en annexe). A grande distance, il est donc bel et bien question ici de l'influence du delta vif. Sans recherches plus poussées, il n'est pas possible de déterminer si l'accroissement des espèces ligneuses dans les éléments les plus élevés du paysage, en comparaison avec la photo II.8b, est lié à cette influence (niveau élevé de la nappe phréatique comme dans G11), ou à la pluviosité accrue.

La forte hétérogénéité du paysage à proximité d'une ancienne rivière laisse supposer la présence de levées alluviales ; en plus ou à la place d'argile, il pourrait y avoir du limon sablonneux ou du sable limoneux.

Ce dernier exemple illustre donc la redistribution à l'intérieur d'une unité ainsi que la redistribution inter-unités au niveau de l'unité géomorphologique. Il est clair que la redistribution de l'eau de pluie à l'intérieur des unités doit être déduite, notamment à partir du taux d'hétérogénéité de la couverture végétale, et que la redistribution entre les unités doit être déduite à partir des profils de drainage. Mais lors de redistribution entre les unités au niveau de la forme, les deux critères entrent en ligne de compte. Les plaines et les dépressions dans les photos II.8a et b ont été cartographiées séparément plus pour une question d'échelle de principe : il s'agit donc d'une redistribution entre les unités, alors que les dunes et les vallées interdunaires de la photo II.2 ont été cartographiées comme une unité avec une redistribution interne.

Un certain arbitraire est inévitable, sans pour autant que la possibilité de quantifier la redistribution de l'eau ne s'amenuise. Dans l'exemple des photos II.8a et b, il sera possible de calculer les quantités d'eau redistribuées par unité de surface, à l'aide du rapport entre les surfaces des plaines et les surfaces des dépressions, et à l'aide de l'estimation du coefficient de ruissellement des plaines, tout comme pour les dunes et les vallées de la photo II.2. Lors de déplacements d'eau sur de grandes distances (au niveau des unités géologiques ou géomorphologiques), ceci devient difficile sinon impossible sans les données de mesure de ces déplacements (II.3.4).

II.3.2.3. Problèmes

C'est pourquoi, il est préférable de ne pas indiquer a priori les paysages fortement antropogènes comme des unités séparées, mais de les faire figurer en superposition hachurée, ou dans le cas de l'exemple (voir annexe). Bien que les influences antropogènes (agriculture, pâturages, etc.) puissent modifier le bilan hydrique et/ou le bilan des éléments nutritifs d'une unité, il est supposé que ce processus est réversible. Puisqu'il faut déterminer la potentialité d'une unité, c'est le bilan hydrique et/ou le bilan des éléments nutritifs de l'unité d'origine qui importe.

A ce moment, le problème qui se pose lors de l'interprétation de la photo aérienne est qu'il faut voir au-delà des champs et des dégradations, pour retrouver le paysage d'origine. Les éléments qui doivent surtout retenir l'attention sont le substrat, le relief et l'altitude relative des diverses unités de paysage.

L'utilisation des terres est fortement liée à leurs qualités, surtout dans les pays à faible degré de mécanisation et où l'utilisation d'engrais chimiques est rare. C'est pourquoi les limites de l'utilisation des terres correspondent souvent à la classification des paysages ( photo II.9). Ceci est particulièrement valable pour l'agriculture pluviale. Néanmoins, il est utile de cartographier les champs en superposition des paysages, car ces champs ne sont pas encore permanents, et souvent les unités ne sont exploitées que partiellement. Pour l'évaluation des pâturages, la partie d'une unité qui a été exploitée mais qui se trouve en jachère a son importance, car la contribution à la disponibilité des fourrages sera différente de celle des parties avec des prairies naturelles. Cependant la distinction entre les terres nouvellement en jachère et les champs est difficile, et les anciennes jachères ressemblent aux végétations naturelles (photo II.9a). Néanmoins, il importe de les distinguer, car la production des (jeunes) jachères sera inférieure à celle des pâturages environnants à cause de leur plus faible disponibilité en éléments nutritifs. Le travail sur le terrain et/ou la télédétection (quelques prises de vues pendant la saison) sont donc nécessaires, alors que des statistiques agricoles fiables permettent de déterminer la période de jachère.

Dans le cadre de la répertorisation des pâturages, les champs irrigués ont été cartographiés indépendamment du paysage d'origine (photo II.9b ; carte en annexe, G20), compte tenu de leur caractère permanent.

La dégradation des pâturages est moins influencée par les limites naturelles des paysages que l'agriculture pluviale (photo II.9b). Dans le cadre présent, la « dégradation »est le processus qui modifie le sol et la végétation de telle façon que la production annuelle de la biomasse diminue de façon importante par rapport à d'autres endroits de l'unité concernée de même pluviosité. Des critères plus précis seront présentés à la fin de II.4.5.2. L'identification et la détermination des superficies dégradées sont importantes, car l'estimation théorique de la production ne peut s'y appliquer (II.3.4).

Deux formes peuvent être distinguées, qui sont à nouveau fonction du paysage. Sur les sols limoneux, le ruissellement est intensifié par le compactage superficiel provoqué par un pâturage trop intensif ( Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 133-144). Ceci entraîne une plus grande redistribution de l'eau et une plus grande hétérogénéité de la végétation avec risque d'érosion en nappe (limon sablonneux, photos II.3b et d ; argile limoneux, photo II.9b). Lorsque l'unité en question est située à la limite d'une dépression argileuse (photo II.9b, en haut à droite : F44) ou d'une unité à substrat sablonneux (photo II.7b), la limite de la dégradation correspondra souvent à la limite de l'unité. On peut même se demander si la limite à droite de la zone dégradée sur la photo II.9b ne représente pas une frontière entre les unités. Ou alors, la zone à droite pourrait être une partie non dégradée de la même unité, avec une production normale de la biomasse. Sans le travail sur le terrain et/ou d'autres informations, il n'est pas possible de faire cette différenciation, car les effets de ce type de dégradation (ruissellement accru et donc diminution de la disponibilité en eau) ressemblent fortement aux effets d'une diminution de la pluviosité moyenne (voir également photo II.4 ). Les photos aériennes ne permettent d'évaluer l'importance de la dégradation qu'à condition que les unités se situent dans une certaine zone de pluviosité et qu'à l'intérieur des unités il y ait des zones à forte et faible biomasse. Il est ainsi possible de déterminer si les plaines de la photo II.8 sont dégradées. En l'absence d'autres informations, il est également difficile de déterminer si l'unité avec des sols limoneux, située en bas à gauche de la photo II.9d, est dégradée ou non : il est également possible qu'une pluviosité moyenne de 300 mm soit insuffisante sur ce type de sol pour permettre une végétation plus dense.

La photo-interprétation permet de porter plus aisément des jugements sur la seconde forme principale de dégradation : pâture trop intensive sur un substrat sablonneux. Pour qu'une diminution de production dans ces conditions soit discernable sur les photos aériennes, l'intensité de pâture doit être telle que dans la pratique elle ne se présente qu'à proximité immédiate des points d'abreuvement, situés ou non près de villages (Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 359-361). Aux endroits pourvus de sols sablonneux, la disponibilité en eau n'est pas influencée négativement, alors que l'apport d'engrais entraîne même une augmentation de la disponibilité en éléments nutritifs. Cette forme de dégradation est la conséquence de l'atteinte à la capacité biologique de reproduction ( Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 369). Sur les photos aériennes, elle se manifeste par des aires concentriques autour d'un village ou d'un puits, la couverture végétale diminuant à mesure qu'on approche du centre (photos II.9c et d) : différentes espèces végétales s'y sont installées dont la longueur du cycle et la production diminuent à mesure qu'on approche du centre. Lorsque la pluviosité moyenne est de moins de 300 mm/an environ, des zones de sable vif risquent de se former à proximité du point d'abreuvement ou sur les crêtes des dunes (photo II.9e). Ce phénomène est expliqué dans III.4.4.3.

Un cas particulier de surpâture sur du sable est celui où la végétation a eu la possibilité d'évoluer vers une situation où elle est dominée par des espèces non ou à peine broutées par le bétail. Dans ce cas, cet accroissement de la couverture végétale autour ou dans les environs d'un village et d'un puits est discernable sur les photos.

Localement, dans le delta mort, une végétation de strate herbacée dominée par Cassia tora peut ainsi s'installer sur des sols sablonneux autour d'un village ou d'un puits. Lorsque les espèces ligneuses dominent la végétation, on parle d' « embroussaillement ». Cette forme de dégradation apparaît généralement dans la savane et diminue au fur et à mesure de la raréfaction des pluies vers le nord, tout en persistant plus longuement sur des sols sablonneux.

Lors de l'établissement de la carte provisoire, on peut se demander si un tel embroussaillement a eu lieu autour de Léré. Il peut également s'agir d'une unité fondamentalement différente de la plaine sablonneuse située au pied de l'ensemble éolien, au flanc NO du delta mort, avec laquelle elle présente de nombreuses similitudes, mis à part le recouvrement (carte en annexe, transect 2, unité E72). En effet, ailleurs, cette unité ne comporte pratiquement pas d'arbres, même aux alentours des petits villages (comparer l'unité en bas à gauche sur la photo II.9d avec celle en haut à gauche sur la photo II.8a ).

Lors de l'utilisation des photos « fausses couleurs » ou des photos en couleurs naturelles, il peut apparaître que des unités classifiées ensemble sur la base de critères de disponibilité en eau, se différencient par rapport à la couleur du substrat. Cette différence de couleur peut indiquer une différence d'origine ou d'utilisation et donc une différence de disponibilité en éléments nutritifs. Autant de raisons de cartographier séparément ces unités. Sur le trajet cartographié, ce phénomène s'est présenté dans le nord de la région : les zones qui, sur la base de leur physionomie de végétation, étaient classées comme des unités à sols sablonneux, apparaissaient sur les photos de couleur jaune ou rouge. Lors du travail sur le terrain, il est apparu que ceci provenait de l'origine des dépôts sablonneux : éolien (jaune) et éléments érodés de l'ensemble détritique (rouge). Le changement ne concernait pas exclusivement la couleur : le sable rouge présentait localement un relief plus prononcé et était plus difficilement accessible aux voitures de terrain.

Il est préférable de cartographier les transitions visibles sur les photos aériennes entre les unités ou types de paysage en tant que complexe. La photo II.10 illustre un exemple de transition entre les unités de paysage « ensemble fluviatile ou lacustre » et « ensemble éolien » : la couche de sable déposée à partir de l'ensemble éolien sur l'ensemble fluviatile est parfois tellement faible que l'ensemble fluviatile ou lacustre affleure. La diversification entre ces unités de paysage a été réalisée parce que d'éventuelles différences de fertilité du sol pouvaient provenir de différences d'origine. En indiquant la zone de transition comme un complexe, il est possible de tenir compte de ces différences : la fertilité du sol sera ici une moyenne pondérée des unités avoisinantes. Pour la disponibilité en eau également, il est préférable d'utiliser une moyenne pondérée. Dans ces complexes, il est en effet rarement question de mosaïques régulières, comme c'est le cas dans les photos II.2, II.4 et II.8a et b , où les unités à ruissellement et à concentration des écoulements peuvent aisément être distinguées (unités de paysage uniforme ou composées à l'intérieur d'une unité ou d'un type de paysage).

D'autres exemples de transition au niveau des unités géologiques et géomorphologiques apparaissent dans la photo II.6a (entre l'ensemble détritique et l'ensemble fluviatile) et la photo II.7a (entre l'ensemble détritique et l'ensemble éolien). Les exemples au niveau du type de paysage sont illustrés par les photos II.9c (l'eau perdue des champs de riz irrigués pénètre les unités du delta mort) et II.9e (transition entre le plateau latéritique et le sable).

Lorsque les photos ne permettent pas de distinguer clairement un complexe, mais que les informations géologiques l'attestent, il est préférable d'affecter cette région à l'unité de paysage qui domine de manière la plus évidente le complexe. C'est le cas pour les situations présentées dans la photo II.3 : plaines alluviales limoneuses et argileuses du delta mort, avec dépôts d'épaisseurs variables de sable limoneux d'origine alluviale et éolienne. Les mosaïques régulières de la photo n'entraînent pas non plus de problèmes sérieux pour l'estimation de la redistribution de l'eau.

II.3.3. Travail sur le terrain à la fin de la saison sèche

Une réponse doit être apportée aux questions spécifiques soulevées par la photo-interprétation. Certains exemples ont déjà été donnés dans la section précédente : différence entre les sables « rouge » et « jaune », le « collier » de sols sablonneux à bonne infiltration (photo II.7b), les termitières (photo II.5b), etc.

Au niveau des unités, il faut qu'une impression générale se dégage quant au taux de recouvrement ligneux, à l'importance des graminées pérennes productives (tableaux IV.1 et IV.2), à la charge de pâture et au taux de dégradation, afin de permettre un choix de sites représentatifs.

Lorsque peu d'informations sur la disponibilité en eau d'abreuvement dans la région à évaluer sont disponibles, il est conseillé, pendant cette période de travail sur le terrain, de vérifier s'il existe encore de vastes régions (centaines de km2) où la strate herbacée est peu ou pas exploitée. Ceci pourrait révéler des manques d'eau d'abreuvement. Une analyse plus poussée sera nécessaire pour vérifier la justesse de cette hypothèse. L'exploitation limitée de ces régions pendant la période de sécheresse peut également résulter de la faible qualité du fourrage, ou de l'absence d'élevage significatif.

II.3.3.2. Choix des sites

Lors de cette évaluation semi-détaillée, chaque unité est, si possible, subdivisée en sous-unités : aires avec ruissellement (I < P), avec concentration des écoulements (I > P) et avec infiltration homogène (I = P). En principe, il faudra un choix de plusieurs sites représentatifs sur chacune de ces sous-unités. Il n'est pas possible d'indiquer simplement, à partir de considérations statistiques, le nombre de sites devant être échantillonnés par unité (des publications dans le journal Documents phytosociologiques, Nouvelle Série ; Lewis & Taylor, 1967 ; Godron et al ., 1969). Il est néanmoins souhaitable de choisir plusieurs sites (au minimum 3) par (sous-)unité, de façon à pouvoir juger avec une certaine fiabilité les éventuelles divergences entre les données obtenues sur le terrain et les estimations théoriques. Dans une région pour laquelle par exemple 10 unités de paysage ont été distingués (= 20 à 30 sous-unités), il faudra échantillonner au minimum 60 à 90 sites. Dans le cas où le nombre de sites doit être réduit, il est préférable de ne pas échantillonner toutes les unités, plutôt que de diminuer le nombre de sites par unité. Les critères retenus pour la sélection des unités à échantillonner sont l'importance de la superficie par rapport à d'autres unités, et l'importance de l'unité du point de vue de l'élevage.

Parallèlement au caractère représentatif, la proximité de stations pluviométriques et l'accessibilité doivent constituer des critères lors du choix des sites. Si nécessaire, des pluviomètres devront être installés dans les villages les plus proches des sites, dont l'enregistrement devra être prévu pendant la saison des pluies. L'enregistrement de la pluviosité est nécessaire pour permettre l'interprétation des données recueillies à la fin de la période des pluies (II.3.6).

II.3.3.3. Observations sur le site

Caractérisation des sites

Pour estimer le coefficient de ruissellement (R) sur le site, il faut déterminer la texture du sol et son évolution dans le profil. Le tableau I.1 permet de déterminer l'ordre de grandeur de la valeur R, compte tenu d'une texture déterminée. Cette valeur peut être précisée en faisant entrer en ligne de compte le relief (la valeur R est directement proportionnelle à l'importance de la déclivité) ainsi que le taux de dégradation de la végétation et du sol (le compactage superficiel et la formation de croûtes entraînent une augmentation de la valeur R, III.2.4 ; Casenave & Valentin, 1990). Ce dernier critère est parfois d'utilisation délicate, car les restes végétaux de la strate herbacée sont rarement encore présents à cette période ; c'est pourquoi les observations de la végétation à la fin de la saison des pluies peuvent donner lieu à une révision de la valeur R ( II.3.6.3).

Il existe des exemples de surestimation de la valeur R. Lorsque les dunes sont plus ou moins prononcées, avec généralement une texture grossière ; en fonction de cette texture, la valeur R peut être estimée à zéro ou à une valeur très faible. Compte tenu des grandes différences dans le taux de recouvrement ligneux sur les dunes et les vallées, la tendance générale est de réévaluer ce ruissellement vers le haut en argumentant de la trop grande déclivité. Dans ce cas, la différence dans le taux de recouvrement ligneux provient souvent d'une redistribution hétérogène de l'eau dans la vallée même, le substrat y étant un peu moins sablonneux. Il se peut également que la texture du sable composant ces dunes soit si grossière, que la faible capacité de stockage entraîne une percolation profonde de l'eau qui devient alors disponible dans la vallée. Cette situation est rare cependant. Une détermination précise de la texture sur les dunes et dans les vallées, permet une bonne interprétation de la situation.

La valeur R de sols limoneux des plateaux latéritiques dans la savane est parfois si petite qu'elle peut être négligée. Contrairement à ce que laisse supposer la texture, l'infiltration est ici très bonne à cause de la présence de beaucoup de gravier latéritique sur et dans le sol. Les observations de la seconde période de travail sur le terrain feront apparaître que la strate herbacée est dans un tel cas très homogène et relativement peu diversifiée, et qu'elle est dominée par des graminées C₄ à germination rapide (II.3.6.2). Malgré une bonne infiltration, le taux de recouvrement ligneux peut être hétérogène, car le sol est peu profond et dans le sous-sol l'eau s'écoule sur une couche latéritique, tout en se concentrant localement, par exemple dans les crevasses.

Eventuellement, on peut mesurer la capacité d'infiltration du sol et estimer la rugosité de la surface, soit la valeur CS (Driessen, 1986 ; Casenave & Valentin, 1990) : la valeur R peut être calculée sur la base de ces données (II.2.3 ). La mesure de la capacité d'infiltration comporte cependant des inconvénients : il s'agit d'un travail très intensif et d'autre part, l'utilisation d'anneaux d'infiltration entraînant des perturbations de la structure du sol risque de faire surévaluer fortement les valeurs d'infiltration (Hoogmoed & Stroosnijder, 1984 ; Stroosnijder & Hoogmoed, 1984).

Pour déterminer le risque de pertes par percolation (Pe), il est nécessaire de déterminer la profondeur moyenne du sol.

Le facteur f ne peut être évalué à partir des observations d'une seule année. En effet, ce facteur s'établit sur la moyenne de la charge de pâture et de la fréquence des feux des dix dernières années au moins (voir II.3.4 ). Constater la fraction de la strate herbacée ayant disparu au cours de la précédente saison sèche, peut contribuer à une évaluation plus fiable du facteur f. La cause doit en être précisée : feux et/ou pâture. La biomasse restante peut être évaluée par comparaison avec des quantités standard de foin dans des dossiers en plastique transparent. La charge de pâture peut être déduite à partir de traces directes et indirectes (fumier), de l'état du sol (compactage superficiel) et parfois de la forme de croissance des espèces ligneuses sélectionnées par le bétail.

Là où subsiste une biomasse importante, il faut vérifier si, outre la paille de la saison passée, il subsiste une couche de litière de matériel plus ancien. Dans ce cas, la végétation sera généralement plus dynamique qu'ailleurs (II.3.6) car ceci atteste d'une activité limitée des termites.

Observations sur les espèces ligneuses

La méthode de calcul de la production de feuilles, de tiges et de fruits d'arbres et d'arbustes à partir de l'estimation du taux de recouvrement, est expliqué dans II.2.2.2 . La figure II.8 illustre la valeur d'une estimation du taux de recouvrement. Cette figure compare ce type d'estimations pour les unités de paysage de la carte en annexe, avec les mesures sur le terrain. La valeur mesurée moyenne correspond environ à la valeur estimée ; il en résulte que la méthode d'évaluation pour une évaluation globale de grandes surfaces est donc valable (II.2). Il ressort cependant de la dispersion (influences antropogènes) que le taux de recouvrement doit être déterminé sur le terrain pour permettre des évaluations plus détaillées. Cette détermination du taux doit être effectuée au cours de la présente période, car le taux de recouvrement est, entre autres, nécessaire pour l'estimation théorique de la production de la strate herbacée (II.3.4) et celle-ci doit être réalisée avant que le travail sur le terrain à la fin de la saison des pluies, ne débute.

Pour une bonne caractérisation de la disponibilité du fourrage ligneux, d'autres données sont nécessaires en plus du taux de recouvrement (schéma II.2). Il est également préférable de recueillir ces données au cours de cette même période de travail sur le terrain, sinon le programme de mesure, dans la seconde période de travail sur le terrain à la fin de la saison des pluies, devient trop chargé.

Figure II.8
Taux de recouvrement mesuré de toutes les espèces ligneuses en tant que fonction du taux de recouvrement estimé pour les unités de paysage de la partie 3 de la carte (annexe).
o : sites inondés ; x : autres unités ; ^____ : mesure = estimation.

Schéma II.2
Données nécessaires pour déterminer la disponibilité et la qualité du fourrage des espèces ligneuses, devant être obtenues par observation, échantillonnage et analyses, ou par l'intermédiaire des études.

Aire minimum à échantillonner
Pour permettre des jugements fiables, l'aire à échantillonner doit en principe être déterminée par unité de paysage (des publications dans le journal Documents phytosociologiques, Nouvelle Série ; Lewis & Taylor, 1967 ; Godron et al., 1969). L'étendue de cette aire est également dépendante du type de données.

Une recherche personnelle dans le sud du Sahel a montré que la caractérisation des espèces ligneuses exige généralement des aires plus grandes que pour la strate herbacée (II.3.5). Ainsi, pour déterminer la composition floristique, 5 ha ne sont pas suffisants pour couvrir toutes les espèces, même dans le cas de végétations relativement homogènes dans les dépressions argileuses (F46 ; carte en annexe).

L'aire à échantillonner se réduit lorsqu'on se limite aux espèces qui prennent en compte au moins 5 % du total du recouvrement ligneux : elle varie alors entre 1 ha pour les végétations homogènes (F46) et 3 ha pour les végétations peu homogènes (dépressions dunaires, F33a ; carte en annexe).

Par unité distinguée, il faudra échantillonner de nombreuses fois cette aire minimum pour déterminer la densité ou le taux de recouvrement par espèce. Pour déterminer la densité de l'ensemble de tous les arbres et arbustes, avec une fiabilité de 90 % et un coefficient de variation (CV) de 20 %, il faut 4 × 1 ha (aires limoneuses, F41-42 ; carte en annexe) et 5 × 1 ha (anciennes dunes usées, F20 ; carte en annexe ). Le coefficient de variation a été calculé comme suit :

CV = ([sigma]/[racine carrée]n) × 100/x

dans laquelle
[sigma] = la déviation standard ; n = le nombre de relevés ; x = la valeur moyenne.

Pour une fiabilité accrue (95 %) et un coefficient de variation plus faible (10 %), il aurait déjà fallu 25 et 30 ' 1 ha pour les deux unités. Le nombre d'hectares à échantillonner augmente lorsque la densité des espèces individuelles doit être déterminée avec une certaine fiabilité.

Pour déterminer le recouvrement en gardant les mêmes exigences de fiabilité, l'aire minimum à échantillonner se situe dans le même ordre de grandeur : en fonction de l'homogénéité de la végétation, il faut de 5 à 10 relevés de 1 ha pour se prononcer sur le recouvrement par l'ensemble des espèces avec une fiabilité de 90 % et un coefficient de variation de 20 %.

Dans la pratique, par manque de moyens ou de main d'oeuvre, l'évaluation semi-détaillée ne permet que rarement ou jamais une fiabilité des mesures au niveau des espèces. Puisque le calcul de la production des espèces ligneuses utilise le taux de recouvrement par l'ensemble de toutes les espèces ligneuses, l'aire minimum pour l'échantillonnage doit être déterminée sur la base de ce taux de recouvrement. Nos recherches ont montré que dans le nord du Sahel ouvert, il est préférable de prendre une unité d'échantillonnage de 100 × 100 m². Dans le sud du Sahel, la surface doit souvent être plus réduite (50 × 50 m²) car la plus grande densité des espèces ligneuses ne permet plus dans la pratique l'échantillonnage d'aires plus étendues. Notamment pour les fortes densités d'espèces ligneuses de taille relativement petite (brousse tigrées, savanes arbustives et aires à « embroussailement »), il est préférable de travailler sur des bandes de 5 m de large maximum, la longueur de la bande étant déterminée par l'étendue des unités de végétation.

Les photos aériennes permettent parfois de déterminer le taux de recouvrement ligneux de l'ensemble. Dans les champs, le taux de recouvrement peut être estimé à une rapidité acceptable à l'aide de la méthode des points quadrats alignés (Daget & Poissonet, 1971 ; Poissonet & Poissonet, 1969) le long d'un transect, du moins lorsque le taux de recouvrement est supérieur à 10-15 %. Le taux de recouvrement ainsi déterminé ne correspondra pas nécessairement au taux de recouvrement total obtenu par une addition des taux de recouvrements par les espèces individuelles : notamment dans les cas de hautes densités des espèces ligneuses, les couronnes des arbres/arbustes individuels se chevaucheront. Dans ce cas, le taux de recouvrement total obtenu par addition des espèces individuelles dépassera le taux de recouvrement réel (voir exemple dans le tableau II.12).

Observations par espèce
Malgré le peu de fiabilité dans le cas d'aires d'échantillonnage trop restreintes, il importe lors des relevés, de recueillir au moins une impression du recouvrement, de la densité et de l'accessibilité par espèce. Dans I.2.5 et II.2.3, il était difficile de traduire la production de pâturage aérien en disponibilité pour les ruminants, car les données de base, à savoir le recouvrement ligneux, n'y était pas précisé par espèce et caractéristiques de l'espèce (appétibilité et accessibilité) et qu'ils ne pouvaient donc être pris en considération. La solution choisie dans I.3.4 (bovins et ovins ne mangent pas les fourrages ligneux, contrairement aux dromadaires et aux chèvres) manque de précision pour une évaluation semi-détaillée : la disponibilité en fourrage pour les bovins et les ovins est ainsi sous-estimée et celle pour les dromadaires et les chèvres surestimée. Dans cette optique, il est utile de recourir à la classification de « non appétible » et « recherché par une ou plusieurs espèces de bétail ». Même dans le cas d'un échantillonnage relativement réduit, la fiabilité de ces données est satisfaisante, notamment dans le cas de la dominance de l'un des deux groupes.

Comme il est indiqué dans le schéma II.2, il faut déterminer par espèce la densité (le nombre d'individus par unité de superficie) par catégorie de grandeur. La mesure est représentée par le diamètre de la projection des couronnes, qui est considérée comme une surface à périmètre circulaire. Les catégories sont par exemple 0-1 m, 1-2 m, 2-5 m 5-10 m, etc. Ainsi il est possible de calculer le recouvrement total par espèce. En additionnant les valeurs des espèces individuelles et en exprimant le recouvrement par espèce ou par groupe d'espèces en tant que fraction de la somme, il est possible d'estimer la contribution par espèce ou par groupe au recouvrement total déterminé séparément (pour des taux de recouvrement supérieurs à 10-15 %).

La partie accessible peut être précisée par une estimation à vue de la fraction du volume total des couronnes se situant en-dessous d'une hauteur limite donnée. La limite pour les dromadaires, les bovins et les chèvres est fixée respectivement à 3 m, 2 m et 1,5 m. En agissant par espèce et en fonction de chaque catégorie de grandeur, il est possible de calculer une moyenne pondérée pour, par exemple, le groupe des espèces mangées fréquemment.

La densité par catégorie de grandeur des espèces individuelles fournit en soi également des informations de valeur, à condition d'en établir une répartition des fréquences. La dimension du recouvrement par les couronnes est, dans un certain sens, proportionnel à l'âge, ce qui permet d'obtenir la composition de la population selon les âges. Une diminution régulière du nombre d'individus au fur et à mesure de l'augmentation de la classe d'âge atteste d'une population peu ou pas perturbée, alors qu'une composition irrégulière atteste de perturbations dues à une surexploitation, à la sécheresse et/ou aux feux (figure II.9). Si l'on veut conserver la disponibilité existante de fourrage ligneux, des mesures de gestion seront indispensables.

Figure II.9
Répartition des fréquences (F = fraction du nombre total d'observations) des taux de recouvrement de toutes les espèces ligneuses réparties en catégories de grandeur (1 à 12) d'une population non ou peu perturbée ( [noir] ) et d'une population perturbée ( [blanc] ).

Evolution de la production annuelle
Outre l'estimation de la production annuelle des espèces ligneuses sur la base du taux de recouvrement, il importe également d'estimer l'évolution de la biomasse au cours des saisons. Pour ce faire, deux observations au moins sont nécessaires : à la fin de la saison sèche (biomasse minimum) et à la fin de la saison des pluies/début de la saison sèche (biomasse maximum). Si possible des relevés pourraient encore être effectués au cours de la saison sèche, compte tenu de l'importance des espèces ligneuses pour l'alimentation au cours de cette période.

Pendant la période d'échantillonnage, le poids du feuillage est mesuré (et en fonction du stade phénologique, mesure est également faite du poids des jeunes tiges, fleurs et fruits) sur un nombre de branches standard d'individus représentatifs (Hiernaux, 1980b). Ceci doit être effectué pour les espèces les plus importantes, vu leur dominance, les préférences du bétail et la durée de persistance du vert pendant la saison sèche. La représentativité des individus est notamment déterminée par leur grandeur et leur stade phénologique. Il est indiqué d'effectuer la standardisation des branches à échantillonner sur la base du diamètre à l'endroit de la coupe. Parallèlement, le degré et le type de ramification de la partie soumise à l'échantillonnage doivent être pris en considération. Cette standardisation divergera d'une espèce à l'autre, mais le choix du diamètre de la coupe peuvent porter en général sur des valeurs entre 0,5 et 1,5 cm.

Le résultat de ces mesures donne une indication relative de la biomasse. Cette indication permet d'exprimer la disponibilité au cours de l'année en tant que fraction de la production annuelle estimée. Lorsque la formation ou le mûrissement des fruits tombe en dehors de la période d'observation, la biomasse des feuilles mesurée à la fin de la saison de croissance doit être multipliée par 1,15, à moins de connaître les valeurs exactes de la production de fruits par rapport à la production des feuilles.

Qualité
En comparaison avec les espèces herbacées, la qualité chez les espèces ligneuses constitue une caractéristique beaucoup plus liée à l'espèce et moins dépendante de l'habitat. C'est pourquoi, lors de la caractérisation du fourrage ligneux, il est possible d'utiliser des données recueillies à d'autres endroits, à moins qu'une grande précision ne soit exigée. Ceci constitue un avantage, compte tenu du travail que représente un échantillonnage représentatif et les frais d'analyse. La partie IV comprend un résumé des données dont disposent les auteurs en matière de N, de P, de teneur en tanin et de digestibilité (tableau IV.15).

Tableau II.12
Densité (n/ha) et recouvrement par les couronnes (% de la superfie totale) des espèces ligneuses de l'unité paysage F20, pour 8 relevés individuels de 1 ha et valeurs moyennes avec écart type pour quelques espèces (isohyète 550 mm, 1979)

Un exemple

Pour illustrer ce qui précède, voici quelques résultats de nos propres relevés.

Le tableau II.12 réunit les résultats de 8 relevés de 1 ha chacun. Il s'agit de relevés effectués en 1979 sur le massif sablonneux à l'intérieur de la zone fluviatile (carte en annexe, F20) au Ranch de Niono. L'Acacia seyal (6,1 %) est l'espèce la plus importante pour le taux de recouvrement, et Guiera senegalensis (95/ha) est l'espèce la plus importante pour la densité. Le taux de recouvrement de Sclerocarya birrea est plus élevé que celui de Guiera (5,4 contre 1,7 %), alors que la densité n'est que de 9/ha. L'ensemble de ces trois espèces déterminent principalement la densité et le recouvrement par la population totale et donc de la production : 72 % de la densité totale (218/ha) et 80 % du recouvrement total (16,7 %).

Malgré l'homogénéité relative de cette unité et l'étendue de la superficie étudiée (8 ha !) la fiabilité des résultats au niveau des espèces est limitée : pour le recouvrement moyen par des couronnes, le coefficient de variation pour les espèces Acacia seyal, Sclerocarya birrea et Guiera senegalensis s'élève respectivement à 25, 27 et 35 %. Pour les espèces Commiphora africana et Ziziphus mauritiana, présents dans les 8 relevés, le coefficient de variation pour, par exemple, le recouvrement par des couronnes est déjà respectivement de 49 et 59 %. Les coefficients de variation pour la densité et le recouvrement par les couronnes, pour la population toute entière, ne sont respectivement que de 10 et 11 %.

Le taux de recouvrement de la totalité de la population (16,4 %) permet de calculer la production du feuillage, des tiges et des fruits ( II.2.2.3 ) ; sur une base de 570 mm de pluie par an (p50%) et R = 0,2, ces productions sont respectivement de 600, 210 et 90 kg/ha et dans les années sèches (p10%) respectivement de 420, 150 et 6 kg/ha.

En supposant que la production par espèce soit proportionnelle à la part des espèces dans le recouvrement total (obtenu par addition des taux de recouvrement déterminés par espèce), il est possible de calculer la production par espèce. Pour Acacia seyal cela signifie par exemple une participation dans la production de 610/1670 × = 36,5 %, et donc une production de feuilles, tiges et fruits de respectivement 219, 77 et 33 kg/ha.

Hiernaux (1980b) a déterminé, entre autres pour Acacia seyal, la relation entre la grandeur de la projection des couronnes et l'accessibilité (fraction de pâturage aérien en-dessous de 2 m de haut). A l'aide de nos observations, la répartition des fréquences a pu être établie pour les classes de projection des couronnes, ce qui a permis de calculer la moyenne pondérée de l'accessibilité (32 %) pour cette espèce (figure II.10). En d'autres termes, sans abattage par les bergers, le bétail peut en principe avoir accès à 0,32 × (329-33) + 33 = 128 kg/ha de la production moyenne annuelle de cette espèce. Il est supposé dans le présent calcul que la quantité de fruits (tombés à terre ; 33 kg/ha) est accessible en totalité. Ceci signifie que sur la population Acacia seyal, 39 % de la production annuelle sera accessible. Pour l'ensemble des espèces ligneuses de l'unité F20, se situant dans la zone de transition du Sahel vers la savane, environ 30 % de la production annuelle sera disponible (II.2.3 ) : donc 0,3 × 900 = 300 kg/ha. Ceci ne signifie cependant pas qu'il est indiqué de laisser consommer cette quantité annuellement (III.4.2.2.).

Figure II.10
Répartition des fréquences (F = fraction du nombre total d'observations) de taux de recouvrement d'Acacia seyal, répartie en catégories de grandeur (Ranch de Niono, 1979, substrats sablonneux) et relation entre la fraction de feuillage et de rameaux en dessous de 2 m de hauteur avec des catégories de taux de recouvrement de même espèce.

Seuls quelques doutes subsistent quant à l'appétibilité de Commiphora africana, Combretum ghasalense et Ximenia americana (comparer le tableau II.12 avec le tableau IV.14). Compte tenu de leur contribution au recouvrement, 4 % de la production de pâturage aérien, ne doivent pas être considérés comme fourrage disponible, et le fourrage ligneux disponible atteint donc 290 kg/ha.

La qualité du fourrage ligneux peut être déduite du tableau IV.15 : pour le taux d'azote la moyenne pondérée obtenue est de 16 g/kg ; la digestibilité de la matière organique est au maximum 35 %. Le taux d'azote varie de 17 (matière jeune) à 14 g/kg (matière ancienne) et la digestibilité de la matière organique de 40 à 30 % ( II.2.2.3 et tableau II.9). La feuille, c'est-à-dire 2/3 de 290 kg/ha est de qualité légèrement supérieure : le taux d'azote varie de 24 (jeune) à 20 g/kg (vieux) ; la digestibilité varie de 55 à 40 %.

Acacia seyal, l'espèce la plus importante, possède un taux élevé de tanin (tableau IV.15), et il faut en conclure que la disponibilité en fourrage ligneux pour un bétail autre que les dromadaires et les chèvres, est de peu d'importance dans cette unité de paysage.

Tout comme la qualité, la disponibilité varie dans le temps. La figure II.11 illustre cette variabilité pour Acacia seyal en 1977, une année où les premières pluies sont tombées au début juin. Le maximum a été atteint en octobre, au mois de décembre 10 % en subsistait. Plus tard, au cours de la saison sèche, la disponibilité devenait même égale à zéro. Pour l'unité dans son ensemble, la disponibilité est également pratiquement nulle, car les deux espèces à feuillage persistant Boscia présentent un taux de recouvrement négligeable (tableau II.12).

Figure II.11
Développement de la biomasse des feuilles d'Acacia seyal au cours des saisons en tant que fraction (F) de la biomasse maximum atteinte (Ranch de Niono, 1977).

Il ressort de la répartition des fréquences de taux de recouvrement par des couronnes, que les années de sécheresse extrême 1972-1974 ont menacé la production de pâturage aérien, bien que la mortalité des arbres au Ranch soit restée limitée (Togola et al., 1975). Pour Acacia seyal par exemple, les individus avec un recouvrement par la couronne < 1 m² ne représentaient pas 5 % de la population totale sur les substrats sablonneux du Ranch en 1975 (F20, F31 et F33). Il apparaissait ainsi qu'il n'était pratiquement plus question de renouvellement. En 1979 la catégorie du plus petit recouvrement représentait à nouveau une part de 20 % de la population ; malgré la persistance de la faible pluviosité, le rajeunissement a redémarré.

II.3.4. Estimation théorique du rendement d'azote (N_b)

Estimation de la quantité d'eau infiltrée ( I)

Capacité de stockage d'eau d'une unité
La capacité de stockage d'eau d'une unité détermine la quantité de pluie pouvant tomber en l'espace d'un temps donné, avant que l'eau ne disparaisse hors de l'unité. Cette capacité de stockage dépend de la capacité d'infiltration et de la capacité de stockage des sols de l'unité, ainsi que du relief de cette unité.

La capacité de stockage d'un sol est déterminée par la texture et par la profondeur de ce sol : un sol profond à texture fine (limon ou argile) peut stocker une grande quantité d'eau, ce qui n'est pas le cas d'un sol peu profond à texture grossière (sable). Le stockage de l'eau dépend également de la capacité d'infiltration du sol : pour les sols à faible capacité d'infiltration, le risque est grand, surtout lorsqu'ils sont inclinés, que l'eau ne ruisselle avant qu'elle n'ait pu être stockée. Les faibles valeurs de capacité d'infiltration vont souvent de pair avec une texture fine, les valeurs élevées avec une texture grossière.

L'importance du ruissellement (le coefficient de ruissellement) est également fonction de la rugosité de la surface du sol : présence de gravier, de microdépressions, de végétation ou de restes de végétation, etc. La rugosité de la surface du sol occasionne un ralentissement du ruissellement, ce qui augmente la capacité de stockage d'une zone déterminée. Le macro-relief d'une unité a également son importance : le nombre, l'étendue et la profondeur des dépressions déterminent la quantité d'eau pouvant être stockée.

Les pertes d'eau hors d'une unité dépendent de la quantité de pluie qui tombe dans cette zone et de la distribution de ces précipitations dans le temps ; en d'autres termes, la valeur limite n'est pas absolue. Dans le cas d'une pluviosité faible très disséminée, la valeur limite ne sera pas dépassée, même pour les unités à faible capacité de stockage. Par contre, de fortes pluies en un temps très court risquent même de dépasser la valeur limite d'unités à grande capacité de stockage. Les pertes d'eau importantes d'une unité en faveur des unités avoisinantes apparaissent clairement sur les photos aériennes, par la présence de profils de drainage (par exemple photos II.6c et 7a ) ou par la concentration de végétation dans la zone de transition vers les autres unités (par exemple photos II.6c et 7b).

Unités ne présentant pas de pertes en faveur des unités avoisinantes
L'estimation de I pour les unités qui ne perdent pas d'eau en faveur des unités avoisinantes, et qui n'en reçoivent pas non plus, est relativement simple. Deux situations peuvent se présenter : aucune redistribution à l'intérieur de l'unité (par exemple photo II.1) ou bien l'inverse (par exemple photo II.2). Dans le premier cas I est égal à la pluviosité (P).

Dans le second cas, l'unité est subdivisée en surfaces, parts de la surface totale où l'eau ruisselle (SUR_ru ; I < P), parts de la surface où l'infiltration est homogène (SUR_ho ; I = P) et parts de la surface où les écoulements se concentrent (SUR_dé ; I > P). A l'aide du rapport de surface de ces parts, des coefficients de ruissellement (R) et de la pluviosité, il est possible de calculer I pour les différentes parts de l'unité, à l'aide des équations suivantes :

I_ho = P       (équation II.12)

I_ru = P × (1 - R)       (équation II.13)

I_dé = (SUR_ru/SUR_dé ) × (P × R) + P (équation II.14)

dans lesquelles
P = la pluviosité moyenne (p50%, mm/an);
R = le coefficient de ruissellement des parties avec ruissellement ;
I_ho, I_ru et I _dé = les quantités d'eau infiltrée (mm/an) sur respectivement les parts de l'unité où l'eau s'infiltre de façon homogène, où l'eau ruisselle et où les écoulement se concentrent.

Dans l'unité composée de dunes parallèles (photo II.2), I_dé et I_ru sont par exemple respectivement de 855 et 380 mm/an (SUR_ru = 80 %, SUR _dé = 20 % ; R = 20 % et P = 475 mm/an). Dans cette unité, aucune part à infiltration homogène n'a été distinguée (SUR_ho = 0 %).

Unités présentant des pertes en faveur des unités avoisinantes
Dans le cas d'unités avec pertes d'eau, il est supposé qu'une partie de l'eau des parts avec ruissellement n'atteint pas les parts avec concentration des écoulements ou n'y reste pas. Pour ces unités également, I peut être calculé pour les différentes parts de l'unité, à l'aide des équations mentionnées ci-dessus. Mais il faut soustraire de Idé la quantité d'eau sortant de l'unité :

I_dé = (SUR_ru/SUR_dé ) × (P × R) + P - (1/SUR_dé) × (P × Kr)       (équation II.14a)

dans laquelle K_r (ruissellement perdu) est égal à la fraction de la pluviosité qui disparaît de l'unité. Cette part dépend du taux de ruissellement des parts à ruissellement (R) et de la partie de la surface totale de l'unité où les écoulements se concentrent (SUR_dé), mentionnées dans le tableau II.13 (voir plus loin III.2.4).

Tableau II.13
Fraction de la pluviosité qui disparaît hors d'une unité (K_r) en tant que fonction du coefficient de ruissellement (R) et du rapport entre la superficie des aires à concentration des écoulements (SUR_dé) et la superficie totale d'une unité. Les valeurs présentées ici de K_r sont valables pour des superficies de la taille des unités dans l'évaluation semi-détaillée.

La photo II.6a illustre une telle unité (C22 : partie 3 de la carte en annexe). Depuis cette unité, de l'eau s'écoule vers le vallée située au centre de la figure, reconnaissable par le profil de drainage. Selon l'équation II.14a, la valeur Idé de cette unité est égale à 794 mm/an (SUR_ru = 65 % ; SUR_dé = 35 % et R = 0,5, donc K_r = 0,09, et P = 475 mm/an) et selon l'équation II.13, la valeur I_ru est égale à 238 mm/an.

Unités recevant les écoulements des unités avoisinantes
Dans certains cas, il est clair qu'une unité ou une partie de l'unité reçoit de l'eau de l'unité avoisinante. Les photos II.7b et II.6c en donnent des exemples. Dans le dernier exemple, la bande avec concentration des écoulements, limitrophe de l'ensemble détritique, n'a pas été cartographiée comme unité séparée. Si des sites y ont été choisis, il est néanmoins nécessaire d'estimer séparément la valeur de I pour la bande en question. L'équation II.14 permet de faire cette estimation, cependant SUR_ru est à présent égal à la surface de ruissellement de l'unité avoisinante, et SUR_dé à la surface de la bande en question. Pour l'exemple représenté dans la photo II.7b, la surface de la crête rocheuse est égale à SUR_ru et la surface du collier avec les sols sablonneux est égale à SUR_dé.

Dans le cas de ces exemples, il n'y a pas de pertes vers des unités plus éloignées. Par contre, dans la photo II.6a, ces pertes ne font aucun doute : la vallée située au centre, avec un profil de drainage, reçoit l'eau des unités avoisinantes mais perd également de l'eau en faveur de l'unité située en contrebas, ce qui est attesté par la continuation du fossé de drainage. Dans le cas de cette vallée, I peut être estimé à l'aide de l'équation II.14a. SUR _ru est à présent remplacé par la somme des superficies des unités limitrophes dont l'eau provient, SUR_dé représente la superficie de la vallée. R est remplacé par une moyenne pondérée des valeurs de K_r, établie sur la base de la surface. Dans l'hypothèse où la vallée n'aurait pas de capacité de stockage significative, en d'autres termes, si elle a un sol peu profond, pas de seuils, et pente vers l'ensemble fluviatile en bas à droite sur la photo, un cours d'eau se formerait pendant la saison des pluies. La moyenne pondérée des valeurs K_r est alors égale au coefficient de ruissellement d'un bassin, ce qui a constitué la raison du choix du nom connu en hydrologie (facteur K_r ; III.2.4).

A titre d'exemple, l'analyse de I a été développée pour la vallée de la photo II.6a. Cette unité (C42) reçoit de l'eau à partir de deux unités : l'unité C22 déjà citée en exemple, et l'unité C24 (voir partie 3 de la carte en annexe). Les superficies de C22, C24 et C42 présentent un rapport de 1 : 3 : 1. K_r avait déjà été déterminé pour l'unité C22 (0,09) ; selon le tableau II.13, K_r est égal à 0,055 (SUR_dé = 35 % et R = 0,5) pour l'unité C24. La moyenne pondérée des deux valeurs de K_r est alors ((3/5x0,055 + 1/5x0,09)/((3+1)/5) = 0,065. A l'aide de l'équation II.14a il est possible de calculer la valeur maximum de I pour la vallée : 598 mm/an (P = 475 mm/an ; R = K_r = 0,065 ; SUR_ru = (C22+C24)/(C22+C24+C42) = (1+3)/(1+3+1) = 0,8 ; SUR_dé = C42/(C22+C24+C42) = 1/(1+3+1) = 0,2).

Calcul de N_b
Tout comme pour l'évaluation globale, il s'agit tout d'abord d'estimer, pour chaque unité, la production des arbres et des arbustes. La base de cette évaluation repose sur le taux de recouvrement estimé sur le terrain, la pluviosité et I dans les années moyennes ( II.2.2.3 ). Dès lors, il est possible de déterminer la disponibilité en fourrage ligneux par unité, grâce aux données recueillies sur le terrain (voir exemple dans II.3.3.3). Il est encore trop tôt pour estimer l'évolution de la disponibilité en fourrage ligneux au cours de l'année, car ceci nécessite les données qui seront recueillies lors de la seconde période de travail sur le terrain. Par contre, il est possible de calculer la disponibilité en fourrage pendant les années sèches (II.2.2.3).

Suit alors le calcul de N_lh pour les situations où le taux de recouvrement (rc) par les espèces ligneuses est > 15 % et/ou celles où les espèces ligneuses présentent plus de 2 couches de feuillage (équation II.2). L'équation II.3 permet d'estimer f_lh nécessaire à la présente équation, en se basant sur les pertes annuelles d'azote de la strate herbacée (f ; figure II.4). Lorsque les observations sur le terrain et la documentation (taux d'exploitation et feux) font apparaître une valeur f beaucoup plus élevée ou plus basse, il faut bien entendu procéder à un ajustement (voir III.2.2.3). En dernier lieu, pour ce genre de situations, N_b est déduit de N _lh (II.2.2.3).

Pour estimer N_b dans des situations où le taux de recouvrement ligneux est inférieur à 15 % et où ces espèces présentent moins de trois couches de feuillage, la procédure suivie est différente de celle de l'évaluation globale. Deux situations ont été différenciées : I égal ou inférieur à 250 mm/an ou I supérieur à 250 mm/an.

Lorsque I est égal ou inférieur à 250 mm/an, il est supposé que la production de la strate herbacée peut être déduite directement de la disponibilité en eau. Lorsque les sols sont profonds (plus de 2 m), il n'y a pas de pertes par percolation d'eau à plus de 2 mètres de profondeur (voir figure II.12). Pour les sols moins profonds, il faut vérifier s'il y a risque de pertes par percolation. Pour ce faire, il faut tout d'abord calculer le taux d'humidité pour pF 2,5 à l'aide de l'équation II.5 et en fonction de la texture constatée sur le terrain. A l'aide de I et du taux d'humidité pour pF 2,5 il est possible de calculer à l'aide de l'équation II.6, la profondeur du sol à laquelle les pertes par percolation interviennent. Une comparaison avec la profondeur moyenne du sol constatée sur le terrain, permet de déterminer l'existence de telles pertes. Dans l'affirmative, il faudra calculer la quantité (Pe) avec l'équation II.4, et la déduire de I.

Figure II.12
La quantité d'eau qui tout juste humidifie les deux premiers mètres du profil de sol jusqu'à la capacité au champ, sans être accompagnée de percolation, en rapport avec le taux d'humidité à la capacité au champ ( à pF 2,5 ; H).
I = 2340 × H + 172.

La production peut être calculée à l'aide d'un modèle de simulation comportant une description quantitative du bilan hydrique. Sur la base de tels calculs, une relation a été constatée entre I et la production de la biomasse de la strate herbacée (B en kg/ha) :

B = 7,25 (I-Pe) - 593       (équation II.15)

III.2.2 traite plus en détail des calculs susmentionnés.

Le taux d'azote (g/kg) peut ensuite être obtenu à l'aide de la pluviosité et de la quantité d'eau infiltrée de la figure II.3.

N_b (kg/ha) découle alors de :

N_b = B × taux d'azote/1000       (N_b < 10,9 kg/ha ; équation II.16)

Pour la valeur de N_b ainsi calculée, un maximum a été fixé, pour escompter le fait que la croissance est de moins en moins limitée par l'eau seule, quand I s'approche de 250 mm (III.2.2.3 ).

Pour I supérieur à 250 mm/an, on suppose que la production de la strate herbacée dépend de la disponibilité en azote. Dans ce cas, N_b est directement calculé à l'aide de l'équation II.7, après qu'on ait vérifié s'il y a des pertes par percolation (Pe). Pour des sols profonds, la figure II.12 (ou l'équation accompagnante) permet d'évaluer rapidement pour quelle valeur de I ceci sera le cas (voir II.2.2.4 pour les sols peu profonds et pour le calcul des pertes). Une fois encore la valeur f devra être ajustée dans le cas de besoin.

Calcul de N_b pour des végétations à taux élevé de graminées pérennes
Dans certains cas, le travail sur le terrain aura fait apparaître une telle densité de touffes de graminées pérennes productives (tableaux IV.1 et IV.6) sur plus de 10 % de la surface de certaines unités, qu'il est évident que celles-ci domineront la production de la biomasse de la strate herbacée pendant la saison des pluies. A la fin de la période de croissance, les graminées pérennes transmettent une partie de N aux éléments subsistants (éteule et racines) ; c'est pourquoi les pertes d'azote sur la totalité de la végétation (f_pa) seront moindres. La valeur f d'une telle végétation peut être estimée à l'aide de l'équation suivante, parallèlement à l'estimation dans le cas d'un recouvrement ligneux dépassant 15 % (équation II.3) :

f_pa = (rc_p × f _pé ) + (1 - r_cp ) × f       (équation II.17)

dans laquelle :
rc_p = le taux de « recouvrement » par les graminées pérennes (II.3.5 fin) ;
f_pé = les pertes d'azote des graminées pérennes (f_pé = 0,4 × f), mais sa valeur est toujours supérieure à 0,2 ;
f = les pertes d'azote des espèces annuelles (égal à la valeur f de la figure II.4 ou estimée sur la base des observations sur le terrain).

La plupart du temps N_b ne pourra être estimé pour ces unités, qu'après la prochaine période de travail sur le terrain, car ce n'est qu'à ce moment que la dominance des graminées pérennes peut être constatée de manière satisfaisante.

Pour le cas où > 50 % de la surface d'unité présente une strate herbacée composée de graminées pérennes, il est recommandé de négliger les pertes d'azote par percolation (III.2.3). Lors de l'utilisation de l'équation II.7, Pe sera alors égal à zéro : le rendement d'azote (N_pa) est estimé à l'aide de l'équation II.2, comme dans le cas d'un recouvrement ligneux > 15 %, en remplaçant N_lh et f_lh par respectivement N_pa et f_pa.

Une végétation à abondance relative des graminées pérennes sera souvent caractérisée également par un taux de recouvrement ligneux élevé. Le calcul de N_b est ainsi basé sur l'équation II.2. Le taux de recouvrement cumulé des ligneux et des graminées pérennes doit être utilisé dans ce cas comme valeur de rc : la fraction du site ayant un recouvrement par les espèces ligneuses et/ou par les graminées pérennes ; (1-rc) est ainsi la fraction du site occupée par des espèces annuelles en plein air.

La méthodologie n'a pas été développée pour de telles situations et il faut prendre à coeur l'avertissement à la fin de III.2.6.2 !

II.3.5. Travail sur le terrain à la fin de la saison des pluies

Le degré d'homogénéité de la végétation, l'importance des variations dans l'espace de la biomasse et de la composition floristique, fournissent des indications supplémentaires quant au degré de dégradation supposé dans une unité. A la fin de la saison de croissance, il est plus aisé de déterminer quelle partie de la superficie n'est pas recouverte par de la végétation.

La physionomie de la végétation, sa composition exprimée en groupes d'espèces (ligneuses et herbacées, dicotylédones, C₃ et C₄ ; graminées et légumineuses), leur distribution, la répartition de la biomasse, etc., fournissent des informations complémentaires qui peuvent être utiles lors de la vérification du coefficient de ruissellement estimé.

Bien que le degré de recouvrement ligneux ait déjà été déterminé au cours de la précédente période de travail sur le terrain, un contrôle à la fin de la saison de croissance peut fournir des informations quant à la partie de la population encore en vie. Ceci vaut également pour les graminées pérennes.

II.3.5.2. Observations sur les sites

Les observations à la fin de la période sèche (II.3.3) servent, outre la vérification de la carte des unités de paysage, à permettre l'évaluation théorique par unité, de la production et du taux d'azote des pâturages (II.3.4 ). Par contre, les observations dont il est question ici, servent à déterminer l'utilité des évaluations théoriques par unité. Bien que les estimations soient basées sur le bilan hydrique de chaque unité, et que les pertes annuelles d'azote soient prises en considération, ces estimations sont néanmoins basées sur un niveau moyen de fertilité du sol. En effet, il n'a pas (encore) été possible de déduire la productivité des pâturages dans la région à partir de paramètres de fertilité (Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 57-61). Les observations sur le terrain à la fin de la période des pluies, notamment pour la production et le taux d'azote de la strate herbacée, doivent permettre d'identifier les unités où la fertilité du sol s'écarte du niveau moyen à un point tel que les observations en question sont à privilégier par rapport à l'évaluation théorique de la productivité des pâturages.

Compte tenu de la forte variabilité d'une année sur l'autre, la situation d'une année quelconque divergera de la situation moyenne, supposée lors des calculs. Néanmoins, les observations d'une année quelconque peuvent être utilisées pour vérifier la bonne estimation de la situation moyenne. Pour cela il est nécessaire, en plus des mesures de la production et du taux d'azote de la strate herbacée, d'effectuer des observations sur la végétation concernant des facteurs qui ont codéterminé cette production et ce taux d'azote pour l'année en question. Sur la base de ces observations et de la pluviosité enregistrée pour l'année, si possible par unité, la production et le taux d'azote de l'année observée peuvent être ramenés à une situation moyenne.

Seront utilisés pour ce faire : la contribution des divers groupes d'espèces à la production totale de la strate herbacée, la recherche d'indices de feux et de pâture récents ainsi que de recul ou de disparition de populations de graminées et d'espèces ligneuses, et la détermination du taux de phosphore de la strate herbacée. Ce dernier élément fournit également une indication supplémentaire quant à la qualité. Pour de plus amples précision quant à la qualité (digestibilité de la matière organique), il est utile d'analyser également les échantillons de la strate herbacée du point de vue du taux de cellulose brute et de cendre.

Période d'observation

Dans la méthode présentée, l'azote de la biomasse aérienne revêt une place centrale, aussi, la période d'observation optimale semble se situer directement après la floraison (maximum de la quantité absorbée pendant la saison de croissance). Au cours de la phase de maturation, des pertes d'azote et de biomasse peuvent déjà intervenir (chute des graines), ce qui entraîne l'obligation de corriger les données (voir question 7a : II.3.6.5 ). Dans la pratique, il apparaît cependant que cette période n'est pas très appropriée, car le terrain est souvent inaccessible. La plupart du temps ce n'est qu'à la fin septembre que le travail sur le terrain pourra commencer. Pour que la prise d'échantillons se fasse au plus tôt après la floraison, il faudra toujours commencer par les sites les plus septentrionaux.

Superficie minimale à échantillonner

Pour bon nombre d'observations, il faut d'abord fixer sur le terrain la superficie de l'aire d'échantillonnage, ainsi que le nombre de répétitions pour assurer la fiabilité requise (Godron et al., 1969). Les travaux de Breman & Spitters (Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 28-35), de Grouzis (1988) et de Betlem (1989) fournissent quelques indications préalables, relatives à la composition floristique et à la biomasse. Ces travaux ont été effectués (principalement) dans la zone sahélienne. Les valeurs seront donc éventuellement différentes pour la zone soudanaise.

Breman et Spitters indiquent que pour une végétation homogène, 15 à 20 relevés de 1 m² chacun suffisent pour déterminer la composition floristique (95 % de probabilité de rencontrer chaque espèce). Dans le cas d'une végétation hétérogène, le nombre de relevés est de 30. Une à cinq répétitions suffisent lorsque seules les espèces qui représentent plus de 5 % de la biomasse totale sont prises en considération. Breman et Spitters ont constaté que pour définir la biomasse, les coefficients de variation par rapport à la moyenne étaient de 25 % et 15 % pour une biomasse moyenne de respectivement moins de 500 kg/ha et plus de 2000 kg/ha, dans le cas de 12 relevés de 1 m² chacune. Les coefficients de variation pour la biomasse moyenne des espèces individuelles qui représentent plus de la moitié de la biomasse totale, est dans ce cas de 10 à 30 % pour les végétations homogènes et de 30 à 70 % pour les végétations hétérogènes.

Grouzis (1988) a établi que pour trois unités de végétation, la superficie d'échantillonnage optimale était de 1 m² pour déterminer la moyenne de la biomasse. Les surfaces plus grandes n'apportent pas de précisions supplémentaires. Par ailleurs, il a déterminé le coefficient de variation de la moyenne, en tant que fonction du nombre de répétitions pour une superficie à échantillonner de 1 m² (figure II.13). Il en résulte que pour la végétation la plus hétérogène (glacis), on obtient un coefficient de variation stable à partir de 30 à 40 relevés. Pour la végétation homogène (bas-fonds), le nombre de relevés nécessaires se situe entre 10 et 20.

Figure II.13
Coefficient de variation de la biomasse moyenne (CV ; %) en relation avec le nombre de répétitions (n) pour des végétations homogènes (bas-fond ; [rond noir]), des végétations hétérogènes (glacis ; x) et des végétations intermédiaires (dunes ; rond).
Selon Grouzis, 1987.

Observations sur la strate herbacée

Sur chaque site, la strate herbacée est caractérisée et récoltée sur 10 à 40 sites de 1 m² chacun. Le nombre de sites est déterminé en fonction de l'homogénéité de la végétation, laquelle est une fonction du substrat et du degré de dégradation du pâturage. Le coefficient de ruissellement estimé sur la base des observations pendant la saison sèche, peut servir de point de départ. En règle générale, 10, 15, 30 et 40 × 1 m² suffiront à condition que R soit respectivement < 0 ; 0 ; 0,3 ; et 0,6.

On décrit par m² la composition floristique, à l'aide de l'estimation de la contribution de chaque espèce à la biomasse (+, 10, 20, 30 %, etc.). Ensuite, chaque m² est moissonné séparément, les légumineuses étant séparées des autres espèces. Le poids frais des légumineuses et du reste de la biomasse est enregistré. La récolte distincte des légumineuses sert un double objectif : déterminer leur contribution à la production d'azote de la végétation, et déterminer et accroître la fiabilité des estimations de la contribution des espèces individuelles à la production totale. Sur le total du matériel récolté, un échantillon de biomasse légumineuse et un échantillon de biomasse non légumineuse est prélevé pour chaque site. Ces échantillons sont soigneusement séchés pour déterminer le poids de la matière sèche et pour les analyses de laboratoire mentionnées plus haut.

A partir de la contribution des espèces individuelles au m² de biomasse, on calcule la contribution moyenne pour l'ensemble du site. Ensuite, on détermine la contribution par groupe d'espèces, si nécessaire à l'aide de IV.2 : graminées pérennes, graminées annuelles, légumineuses et autres espèces. Les graminées annuelles et les autres espèces doivent être subdivisées en espèces à germination rapide et en espèces à germination lente ou hétérogène ; les autres espèces sont ensuite resubdivisées sur la base du mécanisme de photosynthèse (C₃ ou C₄ ). Ce ne sont que les graminées pérennes très productives, ayant une forte force de concurrence au cours de la croissance, qui devront être séparées des graminées annuelles (tableaux IV.1 et IV.6).

Le nombre total d'unités et de sites peut être tellement important qu'il est impossible d'effectuer par site un échantillonnage de la biomasse sur 10 à 40 × 1 m². Dans ce cas, une méthode peut être choisie selon laquelle l'estimation de la biomasse remplace partiellement les mesures (par exemple 't Mannetje & Haydock, 1963).

Le « recouvrement » par les graminées pérennes doit être estimé, si elles forment un composant non négligeable de la strate herbacée. Cette valeur est indispensable pour le calcul de N_b dans ce cas ( II.3.4 fin). « recouvrement » signifie ici la fraction du site où les graminées pérennes composent (presque) 100 % de la végétation. Cette fraction sera plus basse que la contribution à la biomasse herbacée, car la biomasse plus élevée par unité de surface.

II.3.6. Interprétation et application des observations

Schéma II.3
Eléments de la méthode d'interprétation.

Les observations sur la végétation jouent un rôle important, tandis que la dynamique de la végétation est grande. C'est pourquoi la première étape consiste à évaluer la composition floristique sur les sites, pendant l'année d'observation (II.3.6.2 ). Les différences éventuelles entre les sites, à l'intérieur d'une même unité provisoire de paysage, sont décelées car ces différences peuvent entraîner une nouvelle subdivision.

Ensuite, il s'agit d'apprécier la représentativité de la végétation pendant l'année d'observation. Il s'agit là surtout de déterminer le caractère accidentel, temporaire ou permanent des écarts éventuels pouvant intervenir par rapport à la végétation normale, compte tenu de la pluviosité moyenne et du substrat. Accidentel qualifie un écart résultant d'un événement unique, et qui n'exerce aucun effet sur la végétation future. Temporaire concerne un écart résultant d'une modification de circonstances s'étalant sur une période plus longue. En principe, ce processus est réversible lorsque les circonstances se modifient à nouveau. Permanent est le qualificatif utilisé pour les écarts de longue durée, qui persisteront, même si les circonstances qui ont engendré ces écarts se modifient. La connaissance des espèces herbacées et leurs caractéristiques importe pour cette partie du traitement des observations. IV.2 peut apporter une solution si cette connaissance fait défaut. Loin de toutes les espèces y sont décrites en détail cependant. L'assimilation d'une espèce peu connue avec une espèce bien connue d'un(e) même groupe/famille (tableau IV.1) pourrait être choisie comme une solution, dans le cas d'une ressemblance en ce qui concerne la répartition et l'écologie (tableaux IV.6 et IV.6).

Ensuite, sur la base des observations effectuées lors de la dernière période de travail sur le terrain, il s'agira de vérifier si les estimations de l'infiltration (I) et de pertes moyennes annuelles en azote de la biomasse aérienne (f) doivent être réajustées ( II.3.6.3). Des informations additionnelles concernant l'intensité de la pâture et le taux de recouvrement par les graminées pérennes peuvent entraîner une révision de la valeur f. Une modification des valeurs de I et de f entraîne un nouveau calcul de N_b.

L'étape suivante est constituée par la standardisation du rendement d'azote mesuré (N_m ; mesure de la quantité totale de N dans la biomasse aérienne de la strate herbacée à la fin de la saison de croissance). Ceci signifie une conversion vers une situation dans laquelle le N_b théorique est valable : une strate herbacée dont la biomasse se compose pour 5 % de légumineuses, et une année à pluviosité moyenne (p50%) en quantité et en répartition (II.3.6.4). Le N_m standardisé est appelé N_s.

N_s est alors comparé au N _b calculé ( II.3.6.5). Lorsque ces valeurs divergent il faudra décider de la valeur qui constituera la base pour les estimations de la capacité de charge et de la production animale possible (II.5).

Consécutivement au choix entre N_b et N_s, la biomasse disponible de la strate herbacée peut être calculée à l'aide de l'estimation du taux d'azote (II.3.6.6).

Enfin, le paragraphe II.3.6.7 indique comment déduire la quantité d'azote disponible dans des situations divergentes de l'année moyenne (p50 %). Compte tenu de l'estimation de la capacité de charge, la conversion vers une année sèche (p10%) est cruciale. Mais il est également intéressant de vérifier si des interventions augmentant I et/ou diminuant f permettent d'augmenter la disponibilité en azote. Lorsque la disponibilité en azote change, il faut également recalculer la biomasse.

A plusieurs reprises on a souligné que les méthodes classiques d'estimation conviennent davantage à l'évaluation de la végétation des plaines d'inondation. Dans ces cas, les paragraphes qui suivent ne sont pas d'application, et le choix se portera directement sur la mesure de l'azote dans la biomasse aérienne (N_m) constituant la base du calcul de la capacité de charge. En principe, la méthode présentée pourrait être appliquée sur les plaines d'inondation, comme cela a déjà été le cas au Soudan (den Held, 1983). Mais pour obtenir une précision suffisante, il faut adapter les paramètres de l'équation N_b, compte tenu de la fertilité relativement élevée du sol, de l'adaptation de la végétation souvent pérenne, de l'anaérobie et, lors des inondations, de son influence sur la dénitrification.

II.3.6.2. Evaluation de la composition floristique

Schéma II.4
Vue d'ensemble des observations et données principales utilisées pour les trois étapes consécutives de l'évaluation de la composition floristique.

Question 1 : La composition floristique diffère-t-elle sur les sites à l'intérieur d'une unité ?

Si la réponse est négative, il faut passer à la question 2. Lorsque les sites d'observation à l'intérieur d'une même unité présentent des végétations différentes, il faut tout d'abord décider de l'opportunité d'une subdivision de l'unité, à l'aide des questions 1a à 1d. Cette subdivision s'impose lorsque les différences sont vraisemblablement de caractère permanent, par exemple par suite de différences dans l'intensité d'exploitation.

Question 1a : Les sites sont-ils réellement situés dans la même unité de paysage, telle que caractérisée par la pluviosité et le substrat ?

Les limites de pluviosité d'une unité risquent notamment d'être choisies sur une base trop large. Dans ce cas, les différences se concrétiseront surtout au niveau des espèces dominantes. Lorsque ces différences se situent parallèlement aux isohyètes, et que la longueur de la phase végétative des espèces dominantes diminue proportionnellement à la pluviosité moyenne, il y a lieu de subdiviser une fois encore l'unité de paysage. Voici quelques exemples d'une telle situation où les espèces sont remplacées au fur et à mesure de la diminution de la pluviosité : Diheteropogon hagerupii remplacée par Schoenefeldia gracilis, Schoenefeldia gracilis par Cenchrus biflorus et Zornia glochidiata par Tribulus terrestris. D'autres observations peuvent contribuer à la décision de procéder à de nouvelles subdivisions, telles que les modifications dans le recouvrement ligneux et/ou dans la composition floristique, apparaissant parallèlement aux isohyètes. Il peut par exemple se produire une modification de dominance vers le sud : Balanites aegyptiaca par Acacia raddiana, et Acacia raddiana détrôné par Combretum glutinosum (unités E7 ; carte en annexe). Certaines indications peuvent également être fournies par les modifications dans la biomasse de la strate herbacée ou sur la partie de la surface qui est nue. Exemple : brousse tigrée (C, carte en annexe ).

Lorsque aucune des raisons mentionnées ne justifie de reconsidérer la subdivision, les différences entre les sites sont probablement dues aux différences dans le passé de la strate herbacée au cours de l'année ou des années précédentes.

Question 1b : Y a-t-il des différences d'intensité d'exploitation entre les sites ?

Il est parfois difficile de distinguer les origines des différences entre les sites car l'influence de l'intensité d'exploitation sur la composition floristique correspond partiellement à l'influence décrite ci-dessus provoquée par la diminution de la pluviosité du sud au nord ( Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 352-384 : Djitèye, 1981 ; Niamir, 1987). Cependant, si c'est l'intensité d'exploitation qui constitue le facteur principal, il est fort probable qu'à côté de différences dans la durée des cycles des espèces dominantes, il soit question de différences dans l'importance relative des groupes d'espèces. Les phénomènes caractéristiques sont alors : évolution des graminées pérennes vers des espèces annuelles, évolution de graminées vers les dicotylédones et évolution d'espèces à germination rapide vers des espèces à germination plus lente. Ces évolutions ne présenteront pas de correspondance avec les isohyètes.

Il importe de vérifier si les différences de charge de bétail à l'intérieur de l'unité sont accidentelles ou permanentes. Une charge de bétail accidentelle importante peut occasionner des modifications dans la composition de la strate herbacée lorsque les sols sont à infiltration (relativement) homogène. Si, sur de tels sols, la période de pluie hésite à s'installer et si le bétail transhumant vers le nord s'y arrête, il se peut que la jeune végétation d'espèces à germination rapide soit entièrement rasée. Lors de la reprise des pluies, la végétation qui s'installera sera composée d'espèces à germination lente. Cenchrus biflorus ou Schoenefeldia gracilis par exemple, seront alors remplacés par une dominance d'Elionurus elegans, Eragrostis tremula et Borreria spp. Une telle situation se reconnaît également par l'absence d'autres indices « typiques » de forte exploitation, la végétation « normale » peut alors être déduite à partir de la végétation observée (voir question 2 et suite).

Lorsque l'intensité d'exploitation est importante et permanente, les modifications dans la composition de la strate herbacée sont accompagnées d'autres modifications, telles que spécifiées dans le Schéma II.5;.

Schéma II.5
Phénomènes liés à une exploitation forte des pâturages en dehors de ceux concernant la composition de la strate herbacée.

La répartition hétérogène de la biomasse signalée dans le tableau, est de plus asymétrique, une partie de la surface est nue.

Lorsque la composition floristique est analysée selon la méthode des points quadrats alignés, on obtient une relation entre le nombre d'espèces et la fréquence des espèces, sous forme de deux ou de plusieurs répartitions logarithmiques normales au lieu d'une seule (Poissonet et al., 1989).

L'embroussaillement se rencontre même dans le Sahel proprement dit, lorsque la stimulation des espèces ligneuses, due à la diminution de la concurrence avec la strate herbacée, n'est pas annulée par un accroissement de l'exploitation du bois. C'est ce qui se produit dans des situations où il y a beaucoup de bétail et peu d'humains.

La croissance de la production de la strate herbacée est plus rare et plus localisée. Dans ce cas, les espèces non broutées comme par exemple Cassia tora se fixent à des endroits à grand apport de fumier.

Les deux cas d'accroissement de la production en présence de surpâturage ont le maximum de chances de se produire sur des sols à très bonne infiltration. Ailleurs, la formation de croûtes et le ruissellement accru de l'eau provoquent un processus inverse.

Pour quelqu'un d'expérimenté dans l'évaluation des pâturages, une exploitation intensive permanente se reconnaît dès la première période de travail sur le terrain. Dans ce cas, le choix des sites couvre alors aussi bien les parties à forte intensité d'exploitation, que les parties à intensité plus faible ou nulle (II.3.3 ). Deux estimations théoriques différentes sont ainsi faites pour N_b (II.3.4 ) et deux vérifications pour une unité. Il se peut que pour la partie soumise à une exploitation intensive, la quantité d'eau infiltrée (I) ait été mal estimée pour les unités dominées par des sols à ruissellement. Les auteurs de ce manuel ne disposaient pas encore de données leur permettant d'indiquer dans II.3.3.3 l'accroissement de ruissellement par rapport aux combinaisons substrat, durée et intensité du surpâturage. Les observations sur le terrain, citées ci-dessous, peuvent entraîner une modification de I (II.3.6.3).

Question 1c : Les différences signalées sont-elles dues au feu ?

Sur les substrats sablonneux, notamment dans le sud du Sahel, où l'activité des termites est relativement faible, et où en l'absence de pâture intensive ou de feux, s'est constituée au cours des années une couche importante de litière, la composition floristique présente une évolution cyclique. Pendant quelques années, les graminées C₄ à germination rapide dominent (Diheteropogon hagerupii, Cenchrus biflorus, etc.) et la litière se forme en abondance. Cette période est suivie par une année caractérisée par un grand nombre de dicotylédones à germination lente (Merremia pinnata, Polycarpaea corymbosa, Ceratotheca sesamoides, etc. ; Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 346-352). La prévention de la formation d'une couche de litière, ou son élimination avant les premières pluies, entraînera le plus souvent la persistance de la dominance des graminées C ₄ à germination rapide. La pâture peut en être la cause tout comme les feux. C'est pourquoi pendant la période de travail sur le terrain à la fin de la saison sèche, il faut noter pour chaque site la quantité de litière, et sinon, indiquer si des feux ont eu lieu depuis la période des pluies. Si tous les sites choisis pendant la première période de travail sur le terrain se situent dans des zones non brûlées avec une quantité relativement importante de litière, la présence ou l'absence de litière à la fin de la saison des pluies peut aider à détecter les feux éventuels sur les sites après la première période de travail. Malgré les différences dues aux feux, les sites doivent être considérés comme autant de de la même unité. Après standardisation ( II.3.6.4), ils peuvent être utilisés ensemble pour vérifier l'estimation théorique de la production (II.3.6.5 ). Ceci se fera à l'aide de la moyenne pondérée, car même en l'absence de pâture et de feux ce n'est que tous les 2 à 4 ans que la quantité de litière sera suffisante pour permettre la dominance d'espèces à germination lente.

Question 1d : Et si aucune réponse positive n'a pu être apportée aux questions précédentes ?

Il existe d'autres causes possibles aux différences de composition de la strate herbacée entre les sites d'une même unité. La variabilité dans l'espace de la pluviosité, et notamment le démarrage de la saison des pluies sont de ceux-là. Par ailleurs, un ou plusieurs sites peuvent se situer sur des jachères et les autres sur une végétation naturelle non perturbée.

Dans le premier cas, il faut par standardisation de tous les sites, obtenir une végétation représentative (schéma II.6). Il est cependant conseillé de décrire séparément les jachères, tout comme les terres surpâturées (question 1b).

Schéma II.6
Caractéristiques des plantes en relation avec les zones écologiques dans les pays sahéliens.

Question 2 : Le taux des groupes d'espèces individuelles s'écarte-t-il de celui indiqué dans le schéma II.6, compte tenu de la région dans laquelle se situe l'unité de paysage, et de la relation entre la pluviosité et l'infiltration ?

Dans le cas d'une réponse négative, il faut passer à la question 3. Si la réponse est affirmative, il faut tout d'abord tenter de déceler la cause de l'écart en répondant aux questions 2a à 2c. Il est ainsi possible de déterminer si l'écart constaté est accidentel et s'il est lié à la dynamique pluriannuelle, ou encore s'il est temporaire ou permanent. Des indications seront fournies afin de réaliser à partir de la composition floristique d'une année quelconque, une image de la composition floristique moyenne escomptée, en puisant largement dans les connaissances de la dynamique de la strate herbacée (figure I.7 ; schémas II.7 et II.8 ; Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 98-132 ; Cissé, 1986).

Question 2a : L'écart concerne-t-il des espèces pérennes ?

Après deux décennies de sécheresse et de surpâturage, le taux de graminées pérennes sera, dans la plupart des cas, inférieur à celui indiqué dans le schéma II.6. Depuis la fin des années 60, la frontière septentrionale de la zone d'expansion de Andropogon gayanus par exemple s'est déplacée du sud du Sahel vers la savane guinéenne.

Lorsqu'à la suite d'une bonne gestion (pas de surpâturage), il subsiste suffisamment d'individus de graminées pérennes pouvant par dissémination, après quelques années de bonne pluviosité, contribuer d'une façon significative à la production, l'écart a un caractère provisoire. Parallèlement à la production existante, il faudrait alors également calculer la production possible dans le cas de reprise des graminées pérennes ( II.3.6.3).

Pour comparer la quantité mesurée avec l'estimation théorique de l'azote de la strate herbacée, il est bon de bien vérifier la récente disparition des graminées pérennes. Les indications en ce sens peuvent être directes, le champ recèle encore des restes de touffes, ou indirectes, la végétation observée présente un caractère fortement rudéral (Breman & Cissé, 1977 ; Leloup & Traoré, 1989).

Lorsqu'il est question ici et ailleurs de graminées pérennes, les espèces plus petites telles Sporobolus festivus et Leptothrium senegalense, qui ne forment pas de biomasse importante, ne sont pas prises en considération. La dernière espèce citée peut même dominer localement la végétation dans le centre du nord du Sahel. Ces espèces semblent très résistantes à la sécheresse, peut-être justement à cause de leur faible production. Dans la description des végétations, elles sont classées avec les graminées C₄ annuelles à germination rapide.

Question 2b : Le taux des graminées C₄ à germination rapide est-il plus élevé qu'escompté ?

C'est la situation à laquelle il faut s'attendre, à la longue, aux endroits où les graminées pérennes ont été éliminées par la sécheresse (voir question 2a). Aux endroits où les espèces annuelles dominent naturellement, cette situation intervient après une saison de pluies favorable, notamment lorsque le démarrage a été régulier, mais toutefois sans pluies réellement fortes (schéma II.7). Les feux réguliers et une série d'années antérieures de bonne pluviosité renforcent cette évolution. Dans ce dernier cas, on peut s'attendre à un accroissement parallèle de la longueur du cycle (question 3), et à une élimination non seulement des espèces à germination lente, mais également, dans le Sahel proprement dit, des dicotylédones C₄, à cause de l'intensification de la concurrence pour la lumière (Spitters & Aerts, 1983). On assiste alors à une modification temporaire de la composition floristique.

Un cas particulier se présente dans le sud du Sahel, sur des sols argileux lourds avec ruissellement, presque exempt d'arbres, présentant des fentes de retrait pendant la saison sèche. La logique voudrait une dominance des espèces à germination lente (schéma II.6), mais nos observations ont fait apparaître que plus de 90 % de la biomasse était composée pendant quatre années consécutives, dont trois à faible pluviosité et démarrage irrégulier, de Schoenefeldia gracilis, une espèce à germination rapide.

Question 2c : Le taux des espèces à germination lente est-il beaucoup plus élevé que prévu ?

Deux causes peuvent intervenir : la formation de litière et un démarrage irrégulier de la saison des pluies, causes qui peuvent éventuellement se renforcer réciproquement. Elles sont liées à la dynamique pluriannuelle et l'écart en question est donc accidentel.

La présence de plus de 1000 kg/ha de restes de plantes des années précédentes est la meilleure preuve de la première cause. Cette situation se présente dans le sud du Sahel, sur des sols sablonneux à bonne infiltration. Il ressort de nos observations que 95 % de la biomasse de la strate herbacée peut être constituée d'espèces à germination lente (pour 1600 kg/ha de litière), alors qu'il s'agit en moyenne de 25 % (Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 346-352). Ces situations sont également caractérisées par une faible densité de plantes, laquelle varie ailleurs généralement entre 200 et 2000 plantes par m².

Schéma II.7
Importance relative des plantules de 4 types d'espèces au début de la croissance végétative après 4 démarrages différents de l'hivernage.

Un démarrage irrégulier de la saison des pluies, avec une ou plusieurs périodes de sécheresse, constitue une autre cause possible (schéma II.7). Une forte exploitation des pâturages pendant la germination et l'installation entraînent un effet analogue (schéma II.8;).

Dans les trois cas, la composition de la réserve de graines détermine la dominance des espèces : il peut être question d'une végétation riche en espèces différentes, mais sur des substrats à bonne infiltration, il se peut qu'une seule espèce domine fortement, telle que Eragrostis tremula , Elionurus elegans, Borreria radiata, Alysicarpus ovalifolius ou Zornia glochidiata.

L'écart peut, plus aisément que le précédent, se prolonger pendant plusieurs années, lorsqu'il résulte de la disparition d'une population de graminées pérennes en l'espace d'une ou de plusieurs années. Une sécheresse extrême ou un accroissement rapide de l'intensité de pâture pendant la période des pluies sont ici les causes probables. Les graminées à germination rapide domineront en fin de compte à de tels endroits (question 2b), mais au cours de la phase de transition de quelques années, nécessaire à la constitution d'une réserve suffisante de semences, il se peut que la végétation se compose pour une grande part d'espèces à germination lente.

Dans les situations où les espèces à germination lente dominent naturellement, il est toujours question d'une redistribution hétérogène de l'eau et parallèlement d'une répartition hétérogène des espèces, de la biomasse de la strate herbacée et du recouvrement ligneux. Dans aucun des cas mentionnés ici, l'accroissement du taux des espèces à germination lente ne va de pair avec un accroissement de l'hétérogénéité. Voilà un critère supplémentaire pour reconnaître la dominance d'espèces à germination lente en tant qu'écart de la moyenne.

Schéma II.8
Influence de la pâture sur la végétation en rapport avec le substrat et le moment de l'exploitation.

Les écarts (plus) permanents peuvent avoir deux causes : forte exploitation des pâturages et densité élevée des arbres. La sécheresse parmi d'autres causes, a fait qu'un taux de recouvrement ligneux dépassant largement 50 %, est devenu rare. Lorsque la disponibilité en eau est suffisamment importante pour permettre un tel taux de recouvrement, les graminées hautes à germination rapide sont remplacées par des dicotylédones à germination lente et photosynthèse C₃ (adaptation à l'ombre).

Lorsque l'exploitation des pâturages est (trop) lourde pendant de longues années (schéma II.5), les espèces à germination lente et/ou hétérogène domineront davantage qu'en présence d'une faible exploitation (schéma II.8). C'est sur les sols sensibles à l'encroûtement, que le point critique en charge de bétail est atteint le plus rapidement.

Parmi les espèces qui dominent en présence d'une forte exploitation des pâturages, la légumineuse Zornia glochidiata occupe une place particulière à cause de sa germination très hétérogène. Elle profite de l'encroûtement de la surface du sol, allant de pair avec un ruissellement accru. Dans le cas d'un ruissellement de 50 %, il se peut que cette espèce constitue 10 à 90 % de la biomasse ( Penning de Vries & Djitèye, 1982 : p. 298). La position concurrentielle de cette espèce, mais également celle des autres légumineuses, est renforcée aux endroits enrichis par l'azote, pour cause de transport centripète de fumier en direction du village ou du point d'abreuvement. Lorsque sous l'influence d'une forte exploitation des pâturages, les légumineuses se développent aux endroits à ruissellement, le rapport P/N de toute la strate herbacée à la fin de la saison de croissance, sera supérieur à 0,1 ; aux endroits à concentration des écoulements, il sera alors de 0,05 à 0,06.

Question 3 : La durée de la phase végétative des espèces dominantes correspond-elle à la durée escomptée compte tenu de la pluviosité moyenne et du substrat ?

Il n'est pas possible d'apporter une réponse simple à la question de savoir quelle est la durée moyenne escomptée de la phase végétative (période de la germination jusqu'à la floraison) pour une combinaison donnée de pluviosité et de substrat. Le nombre maximum de jours pendant lesquels l'eau est disponible pour la croissance, peut être estimé en multipliant la quantité d'eau infiltrée (I en mm) par 0,13. Mais la strate herbacée n'exploite pas pleinement cette période, la preuve en est qu'à la fin de la saison de croissance, 20 % de la quantité des pluies annuelles subsiste encore en moyenne dans le sol. Par ailleurs, la phase végétative se termine des jours, voire des semaines avant la fin de la période de croissance. La durée « moyenne » véritable de la phase végétative est donc plus courte que la longueur calculée de la saison de croissance.

La durée pour une année quelconque, est déterminée par le moment de la germination, par la réaction propre à chaque espèce par rapport à la photopériode et par l'influence des périodes de sécheresse pendant la phase d'installation sur cette réaction. Lors de l'évaluation d'une région étendue, il est impossible de déterminer sur le terrain le moment où la phase végétative se termine. Par contre, le moment où interviennent la germination et le démarrage de la phase de croissance, peut être déduit globalement à partir de la pluviosité de l'année d'observation. Ainsi, il est possible d'estimer la fin de la phase végétative, compte tenu de la réaction propre à l'espèce sur la photopériode ( Penning de Vries & Djitèye, 1982 : pp. 116-118 ; tableau IV.3).

Une approche parallèle consiste à comparer la dispersion observée des espèces dominantes, avec l'image basée sur la synthèse d'observations à long terme. Les tableaux concernant la « Répartition des principales espèces » de l'IEMVT (Boudet, 1978) sont le mieux adaptés pour ce faire. Les observations sur le terrain, sur lesquelles sont basés les tableaux, datent d'avant 1970. Aussi, il est possible que les habitats des diverses espèces s'étendent davantage vers le nord et ce, au-delà de la moyenne, compte tenu de la bonne pluviosité des années 50 et 60. Nos propres observations datent de la seconde moitié des années 70 et ne peuvent donc non plus garantir une grande précision ; à cette époque les espèces se sont déplacées vers le sud (processus 4c, figure I.7). Le nombre d'observations est d'ailleurs beaucoup plus limité que celui de l'IEMVT.

Pour répondre à la question 3, il faut tout d'abord classifier la végétation des diverses unités selon le schéma II.9;. Il suffira d'effectuer cette classification pour des unités représentatives bien dispersées, car les processus 4a et 4c (figure I.7) s'effectueront sur une large plage de la région à évaluer. Les unités convenant le mieux sont celles où dominent les graminées annuelles à germination rapide ou les graminées pérennes. On évite ainsi l'interférence d'autres perturbations (pâture intensive, mauvais démarrage de la saison, litière et mort par sécheresse). Il s'agit donc d'une comparaison de l'étalement observé et calculé des communautés 1, 3, 5 et 6 (schéma II.9). Sur les sols où l'infiltration est de bonne à convenable, ces communautés se succèdent du nord vers le sud en se chevauchant.

Schéma II.9
Classification hiérarchique des communautés d'espèces qui dominent la biomasse de la strate herbacée, aux 3 niveaux de précision (a, b et c), suivant la méthode de Noy-Meir (1971) ; les communautés ont été représentées au tableau par leurs espèces¹⁾ dominantes et co-dominantes.

Lorsque l'étalement observé dans la région à estimer ne correspond pas à l'étalement représenté dans le schéma II.10;, une sécurité supplémentaire peut être fournie par la pluviosité des années précédentes dans la région concernée. Dans le cas de sécheresse, comme par exemple au cours des deux dernières décennies, les communautés se déplacent vers le sud (figure I.7, processus 4c). En comparant l'emplacement des isohyètes sur la base de la pluviosité des 10 à 15 dernières années, avec ceux de la moyenne à plus long terme, il est possible d'indiquer sur quelles distances les communautés se déplacent.

Schéma II.10
Probabilité de dominance des espèces des 6 communautés principales dans la biomasse de la strate herbacée pendant une année quelconque par zone climatique en rapport avec le substrat, sans surexploitation.

Une plus grande précision est en principe possible, à condition de considérer aussi les communautés 2 et 4. Les espèces dominantes de ces communautés peuvent apparaître dans les communautés 1, 3, 5 et 6 sans pour autant être dominantes. Les communautés 2 et 4 dominent dans le cas de perturbations et sur des sols à infiltration hétérogène.

Une analyse plus en profondeur des communautés exigera, d'une part, une subdivision plus poussée en fonction de la pluviosité moyenne (la durée de croissance de Diheteropogon hagerupii est plus courte que celle de Andropogon pseudapricus, et globalement son habitat est situé plus au nord), et d'autre part, une subdivision plus poussée en fonction des stations végétales : endroits ombragés (Pennisetum pedicellatum), sols peu profonds (Loudetia togoensis) et endroits humides combinés avec des sols plus lourds (Panicum laetum). Ces espèces fournissent également peu d'informations concernant la question 3, car la disponibilité en eau à l'endroit de leur emplacement n'est pas directement déterminée par la pluviosité.

Une nouvelle subdivision permettra également de distinguer une communauté avec Tribulus terrestris et Portulaca oleracea, espèces qui sont révélatrices de perturbations. Si cette communauté n'apparaît que lors d'une subdivision poussée, cela tient au nombre d'échantillons sur lequel est basé la subdivision en communautés : un nombre d'échantillons plus important dans le nord du Sahel aurait permis de distinguer cette communauté au premier niveau, parallèlement à 2 et 4.

Cenchrus biflorus, une espèce plus rudérale, s'étend sur une région plus large et peut être observée jusque loin dans le sud, sur des jachères. C'est pourquoi les jeunes jachères ne conviennent pas, pour répondre à la question 3, surtout lorsqu'elles sont sablonneuses.

II.3.6.3. Recalcul éventuel de N _b

Question 4 : Y a-t-il des arguments en faveur d'une correction de la valeur estimée de I ?

Le plus grand risque d'une fausse évaluation de I peut intervenir sur des sols à ruissellement (R), lorsque l'exploitation, les feux ou les termites font disparaître en grande partie la strate herbacée pendant la saison sèche, alors que le peuplement des espèces ligneuses est quasi absent et ne permet pas d'évaluer le taux de surpâturage (mort due à la sécheresse, défrichage, coupe). La dégradation de la végétation et du sol due au surpâturage peut augmenter le ruissellement ; une utilisation directe du tableau I.1 conduit alors à une sous-évaluation de R, et donc à une surévaluation de I. Il est également possible que l'intensité des pluies de l'année de l'évaluation s'écarte fortement de l'intensité moyenne ; dans ce cas le ruissellement présentera des écarts (III.2.4).

Les arguments en faveur d'une correction de I résultent donc de l'analyse de la pluviométrie et de la confrontation entre le total des observations sur la végétation et le tableau II.14, qui sert lors de l'évaluation du ruissellement. Ce tableau est basé sur les observations de trois années, effectuées principalement dans la zone du Sahel.

Tableau II.14
Indices de l'importance du ruissellement, lié à la physionomie de la végétation à des sites représentatifs à l'intérieur d'une unité de paysage.

A cause de la forte dynamique pluriannuelle, les valeurs absolues des moyennes du tableau ont peu d'importance, surtout pour les indices concernant la strate herbacée. Les différences intrinsèques entre les situations étudiées doivent être prises en considération. Dans le cas de trois divergences univoques (ou davantage), plus ou moins identiques sur trois sites (ou plus) par unité, il faut réajuster I sur la base d'une valeur de R s'écartant de la valeur escomptée. Le réajustement de R (et donc de I) se fera alors conformément à l'importance et à la tendance des écarts.

Le seul nombre d'espèces ne constitue pas un critère suffisant pour le ruissellement. Il est vrai que les moyennes des deux situations choisies diffèrent, mais l'étalement engendre un chevauchement important et le nombre d'espèces ne diminue pas uniquement pour des valeur R > 0,3, mais également lorsque R < 0,3.

La contribution des plantules lentes et hétérogènes à la production annuelle de la strate herbacée, constitue une indication pour le ruissellement, tant que la production annuelle est inférieure à environ 2 t/ha de matière sèche. Ceci sera en général le cas pour R > 0,3, c'est-à-dire pour des valeurs dans le trajet, pour lesquelles le risque d'estimations fausses est le plus grand.

Lorsque le ruissellement croît, l'hétérogénéité de la disponibilité en eau augmente entraînant une augmentation de l'hétérogénéité de la distribution des espèces, de la biomasse et de la production. Le tableau II.14 donne la valeur globale de l'écart type par rapport à la production annuelle de la strate herbacée, exprimée en pourcentage de la moyenne. Il faut être conscient que les données indiquées sont dépendantes de la biomasse. Elles augmentent avec moins de 350 mm de pluie environ : lorsque la biomasse décroît de 1,5 à 0,5 t/ha de matière sèche, les écarts type présentés augmentent d'environ 35 % (en valeur absolue) (Penning de Vries & Djitèye, 1982 : p. 34). Si la quantité d'eau infiltrée malgré le ruissellement est telle que la production annuelle passe à > 2 t/ha, l'écart type s'approche de 35 % indépendamment du degré de ruissellement ; vers le sud, l'effet du ruissellement sur l'hétérogénéité diminue donc lentement.

Pendant les années très sèches, il faut veiller à ne pas mélanger les effets de la sécheresse sur le nombre des espèces, sur l'importance des espèces à germination lente et sur l'hétérogénéité de la biomasse de la strate herbacée, avec le ruissellement accru lié à la dégradation. Le risque de surévaluer le ruissellement dû à l'utilisation du tableau II.14 est réel, notamment pour les sols plus lourds.

Le recouvrement ligneux est codéterminé par la quantité d'eau qui percole jusqu'au bas de la portée des racines de la strate herbacée. C'est pourquoi une augmentation de la pluviosité entraîne un accroissement du recouvrement beaucoup plus intense sur les unités à redistribution d'eau par ruissellement et par concentration des écoulements, que sur les unités à infiltration homogène. Cet accroissement du recouvrement moyen entraîne également une différence accrue du recouvrement entre les unités (ou parties des unités) avec ruissellement, et celles avec concentration des écoulements (photo II.4). Ce phénomène est représenté dans le tableau II.14, où le recouvrement est exprimé comme le quotient :
- du recouvrement de l'aire avec ruissellement dont le R est vérifié (unité ou partie d'une unité) ;
- de la moyenne pondérée (sur la base des superficies) de ce recouvrement et de celui des aires recueillant l'eau de ruissellement.

Dans ce dernier cas, les aires avec concentration des écoulements, qui recueillent l'eau de ruissellement de l'aire pour laquelle le coefficient de ruissellement est vérifié, sont donc prises en considération. Il peut s'agir de parties de la même unité ou d'unités voisines.

Question 5 : Y a-t-il des arguments en faveur d'une correction de la valeur estimée de f ?

Dans la situation actuelle, il y a trois raisons envisageables pour réajuster la valeur de f.

Les observations à la fin de la saison des pluies ont pu faire apparaître que les graminées pérennes sont plus importantes que ne le laissait supposer les observations de la saison sèche. A l'aide du taux de recouvrement par les graminées pérennes déterminé sur le terrain, il est possible de calculer une valeur corrigée de f (équation II.17).

Deuxièmement, le caractère rudéral de la végétation ainsi que d'autres indications peuvent faire apparaître que la végétation était dominée, il y a peu de temps, par des graminées pérennes et/ou qu'elle présentait un recouvrement ligneux important. Il existe alors encore une réserve d'azote dans le sol qui, du point de vue de sa quantité et de sa nature, correspond à une valeur f plus faible, compte tenu de la recirculation interne des éléments nutritifs dans les espèces pérennes. Bien qu'à l'avenir il faudra tenir compte d'une valeur plus élevée de f, il faut encore utiliser l'ancienne valeur pour la vérification de N _b sur la base des mesures effectuées.

Finalement la composition floristique observée peut laisser supposer que la pression d'exploitation sur une unité (et donc la valeur f) divergera de la moyenne dans une région donnée. Lorsque la végétation est par exemple dominée par Echinochloa spp., on peut supposer que la fraction exploitable sera plus élevée que la moyenne, car la digestibilité de ces espèces est très élevée, même pour des plantes en fin de cycle à l'état sec. Inversement, pour une végétation dominée par des espèces non appétibles telles que, par exemple, Cassia tora , la fraction exploitable sera loin en-dessous de la moyenne.

II.3.6.4. Standardisation du rendement d'azote mesuré (N_m)

« L'année standard » valable pour la théorie, est une année avec une pluviosité moyenne du point de vue de la quantité et de la distribution, pour l'unité en question. La composition floristique correspond à la moyenne pondérée des unités (schéma II.6), étant entendu qu'on suppose que la contribution des légumineuses à la production annuelle est de 5 %. Pour des écarts dans l'année d'observation, par rapport à la pluviosité et à la contribution des légumineuses, une procédure de standardisation est décrite ci-dessous. Le schéma II.11; présente les observations et données principales nécessaires. D'autres causes pouvant expliquer les divergences possibles entre N_m et N _b n'ont pas été suffisamment étudiées pour les intégrer dans la procédure de standardisation. Ces causes sont signalées, pour les inclure lors d'un écart éventuel entre N_b et N_m, dans la décision à prendre pour déterminer laquelle des deux est plus caractéristique de la situation moyenne des pâturages (II.3.6.5).

Schéma II.11
Récapitulation des données et observations principales utilisées lors de la standardisation du rendement mesuré d'azote (N_m), compte tenu de la contribution des légumineuses à la biomasse aérienne de la strate herbacée et de la pluviosité.

Question 6 : La contribution des légumineuses à la biomasse de la strate herbacée n'équivaut-elle pas à 5 %, à la fin de saison de croissance ?

Lorsque le taux de légumineuses est égal à 5 %, il faut passer à la question 7 : N_m est alors égal à N_i.

Tout l'azote des légumineuses ne provient pas de la fixation dans les nodules par Rhizobia : une part variable est extraite du sol. Dans l'ouvrage de Penning de Vries & Djitèye (1982 : p. 301), la part obtenue par fixation est estimée à 75 %. Lorsque I est < 250 mm/an et que l'eau joue un rôle plus limitatif que les éléments nutritifs, cette part est estimée à 65 % ; aux endroits où les légumineuses contribuent en permanence pour plus de 10 % de la production annuelle, cette valeur n'est que de 50 %. Ces valeurs peuvent servir à standardiser le rendement mesuré d'azote (N_m) d'une végétation où la contribution des légumineuses est plus petite ou plus grande de 5 %. La valeur révisée de N_m est appelée le rendement intermédiaire d'azote (N_i), car la standardisation en fonction de la pluviométrie doit encore avoir lieu. L'équation à utiliser est la suivante :

N_i = N_m - (L/100-0,05) × B x [N]_l × (c/100) × 10^-3, ou

N_i = N_m - 10^-5 (L/100-0,05) x B × [N]_l × c       (équation II.18)

dans laquelle :
L = contribution des légumineuses à la biomasse de la strate herbacée (%) ;
B = biomasse de la strate herbacée à la fin de la saison de croissance (kg/ha) ;
[N]_l = taux d'azote des légumineuses (g/kg) ;
c = part d'azote fixée dans les légumineuses (50, 65 ou 75 % ; voir ci-dessus).

Lorsque l'unité concernée ne comporte pas de légumineuses, ou en l'absence d'analyses, il faut se baser sur le taux d'azote des légumineuses ([N]_l) d'une unité approchant au mieux du substrat, de la pluviosité et des espèces de légumineuses dominantes. Il est également possible d'avoir recours à la valeur moyenne donnée par Penning de Vries & Djitèye (1982, p. 322) : 40 g/kg pour une biomasse totale de la strate herbacée de moins de 100 kg/ha de matière sèche, et jusqu'à 20 g/kg pour une biomasse totale de 1750 kg/ha ou plus.

La contribution des légumineuses au rendement totale d'azote dépend également des pluies ; c'est pourquoi il faut procéder à la correction ci-dessus, avant d'effectuer la correction relative à la pluviosité de l'année d'observation.

Dans la question 2b, l'exemple cité concerne une plaine argileuse ouverte, située dans le sud du Sahel, dont la végétation se composait pendant les années d'observation de plus de 90 % de Schoenefeldia gracilis. Le reste de la biomasse se composait de Panicum laetum. La contribution des légumineuses à la biomasse était donc nulle. En 1978, la production de la strate herbacée était de 1360 kg/ha, avec un taux d'azote moyen de 10,8 g/kg (N_m = 14,7 kg/ha) et I > 250 mm. N_i est alors 14,7 - (0 - 0,05) × 1360 × 20 × 0,75 × 10^-3 = 15,7 kg/ha, soit une augmentation de N_m de 1 kg/ha.
La correction à apporter à N_m sera plus importante aux endroits où les légumineuses représentent en permanence plus de 10 % de la production de la biomasse, malgré une valeur de c = 50 %. C'est ainsi que sur un substrat limono-sablonneux situé près d'un point d'abreuvement, avec une moyenne de pluviosité de 580 mm/an, la contribution de légumineuses (notamment Zornia glochidiata) variait sur une période de cinq ans entre 13 et 49 %. N _m était en moyenne de 20,9 kg/ha, et N_i était en moyenne inférieur de 4,4 kg/ha (valeurs extrêmes 2,2-7,3 kg/ha).

Question 7 : La quantité et/ou la répartition de la pluviosité s'écarte-t-elle de la moyenne ?

Lorsque, il n'y a pas d'écart, passer à la question 9 : N_i est alors égal à N _s. Dans la plupart des cas, tout comme pour la part des légumineuses, il y aura cependant une différence.

Puisque la disponibilité en azote et l'absorption d'azote sont codéterminés par la disponibilité en eau, il faut quantifier sur N_i l'effet des écarts éventuel par rapport à la pluviosité moyenne, de façon à pouvoir également standardiser N_m à cet égard. La décomposition de la matière organique et la minéralisation d'azote organique qui va de pair, est dépendante de l'état d'humidité du sol, car ces processus n'ont lieu que s'il fait humide. La quantité totale d'azote minéralisé variera en fonction de la durée et de la profondeur de l'humidification du profil du sol. Par ailleurs, cette quantité dépend du taux de matière organique. Puisque celui-ci diminue dans le profil, l'effet d'humidification doit diminuer au fur et à mesure de la profondeur.

L'estimation théorique de N_b est basée sur la pluviosité annuelle moyenne du point de vue de la quantité et de la distribution. Ceci va de pair avec un I déterminé et donc pour une profondeur donnée d'humidification du profil du sol. La profondeur d'humidification pendant l'année d'observation dépend fortement de I , qui est déterminé tout autant par l'importance des pluies et de leur distribution (III.2.3) et de l'intensité des pluies (II.2.4) que par la pluviosité totale. Lorsque au cours de l'année d'observation, I est plus élevé que la moyenne, le sol s'humidifiera plus en profondeur, et inversement. Le dernier cas aura un plus grand effet sur N_m que le premier, compte tenu de la répartition de la matière organique dans le sol. La figure II.7 illustre le rapport entre la profondeur de l'humidification du profil et l'azote dans la biomasse aérienne, exprimé en tant que fraction du N_b moyen (voir également III.2.3 ).

La profondeur de l'humidification dépend, outre de I, de la texture du sol ; elle peut être calculée à l'aide des équations II.5 et II.6.

Ce calcul peut être effectué aussi bien pour la moyenne que pour l'année de prise de mesure. Ensuite, les fractions correspondantes aux profondeurs d'humidification peuvent être obtenues à partir de la figure II.7. A présent, il est possible de calculer la valeur standardisée pour l'absorption d'azote (N_s ) en kg/ha selon l'équation :

N_s = F₅₀/F_am × N_i        (équation II.19)

F₅₀ représente ici la fraction concernant la profondeur d'humidification pendant une année moyenne et F_am la fraction correspondant à la profondeur d'humidification dans l'année de la prise de mesure. L'équation II.9 déjà utilisée constitue une forme particulière de cette équation.

L'équation II.19 ne doit être utilisée que lorsque pendant l'année de prise de mesure I> 120 mm. Puisque I est estimé et non calculé, l'utilisation de l'équation risque d'entraîner des corrections disproportionnées, lorsque la profondeur d'humidification du sol est limitée. C'est pourquoi l'équation ci-dessous est proposée pour les situations ou I < 120 mm.

N_s = N_i + (F₅₀ - F_am) × 15       (équation II.20)

La valeur 15 est ici égale à la valeur moyenne du plateau que N atteint dans la figure II.7 pour une profondeur d'humidification du profil de 200 cm (figure II.14 ; figure III.9). La présente correction est en principe moins précise que celle effectuée à l'aide de l'équation II.19, car les différences de disponibilité en azote entre les sols (hauteur du plateau) n'est pas prise en considération. Le risque d'introduction de fautes, par une estimation imprécise de I, est cependant réduit.

Le grand désavantage de l'approche esquissée est que l'effet de l'écart de la grandeur des pluies et de la répartition de leurs valeurs moyennes n'est pas répercuté dans la profondeur d'humidification. Pourtant, il faut sur les sols plus légers notamment, tenir compte de la possibilité que la répartition des pluies soit responsable de la variation dans N_m. Avec le modèle à la base de l'équation pour le calcul de la profondeur d'humidification pr_h(équation II.6), la répartition des pluies peut être prise en ligne de compte (III.2.3), tel qu'il ressort de l'exemple ci-après.

Pour la pratique, ce modèle est cependant trop compliqué. La standardisation du rendement mesuré d'azote doit pour cette raison se limiter à la seule prise en compte de la quantité de pluie. Le choix de N_b ou de N_s pour caractériser un pâturage, doit tenir compte de la répartition des pluies (II.3.6.5).

L'influence de la répartition des pluies sur le rendement d'azote et la possibilité d'évaluer celle-ci à l'aide d'un modèle de simulation, est illustrée à l'aide d'un pâturage sur sable limoneux avec une pluviosité moyenne annuelle de 450 mm. Le taux de sable est de 83 %, ce qui entraîne un taux d'humidité à la capacité au champ de 0,11 cm³/cm³.

De 1976 à 1979 compris, la pluviosité totale était respectivement de 350, 200, 400 et 300 mm ; pour un coefficient de ruissellement de 0,25, la profondeur d'humidification (pr_h) est, selon l'équation II.5, de respectivement 100, 42, 119 et 80 cm. Lorsque la répartition des pluies est également prise en compte, comme dans le modèle de simulation (III.2 ), on obtient 80, 45, 125 et 40 cm. En 1979 et dans une moindre mesure en 1976, la non-observation de la répartition des pluies a entraîné une surestimation de la profondeur d'humidification. La figure II.15 montre qu'au cours de ces deux années, la pluviosité avait été très irrégulière : une longue période de relative sécheresse séparait deux périodes relativement humides (pluviosité supérieure à l'évapotranspiration potentielle). Les valeurs pour N_i sont 15,0 - 6,0 - 20,5 et 7,7 kg/ha pour quatre années consécutives. Ces valeurs concordent davantage avec la profondeur calculée d'humidification compte tenu de la quantité et de la répartition de la pluviosité, qu'avec la quantité seule (figure II.14).

Figure II.14
Le rendement d'azote (standardisé pour les légumineuses ; N_i) sur un site sablo-limoneux pendant quatre années sèches consécutives en tant que fonction de la profondeur de l'humidification. La profondeur d'humidification est calculée en tenant compte (x) et en ne tenant pas compte ( o) de la répartition des pluies au cours des années concernées.

Figure II.15
I du site 16 par décade, sur quatre années consécutives, et évapotranspiration potentielle moyenne.

II.3.6.5. Choix entre N_b et N_s

Schéma II.12;
Récapitulation des données et observations principales jouant un rôle pour permettre l'identification et l'interprétation des écarts supposés, accidentels, temporaires et (semi)-permanents entre N_s et N_b .

Viennent encore s'ajouter quelques remarques concernant des situations où l'utilisation de la méthode décrite, entraîne la nécessité de procéder à un examen critique.

Question 8 : Y a-t-il divergence entre N_s et N_b ?

Compte tenu du nombre limité de relevés par unité et de la précision des mesures, il n'est pas possible d'effectuer une analyse statistique pour juger du caractère significatif de la différence entre N_s et N_b . C'est pourquoi le choix a porté sur une approche plus pragmatique.

Tout d'abord, il faut calculer la valeur moyenne de N s (trois sites ou plus par unité) et la comparer avec Nb. Lorsque ces valeurs sont égales, le travail peut se poursuivre avec la valeur de N_b. Dans la plupart des cas, ces valeurs divergeront, et la comparaison se fera entre les valeurs individuelles de N_s pour une unité, et N_b. Ce n'est que lorsque toutes les observations individuelles sont plus élevées ou plus basses que la valeur de N_b, la différence est considérée comme significative. Dans tous les autres cas, la différence n'est pas considérée comme suffisamment importante et le travail se poursuivra avec N_b.

Lorsque une différence est constatée, il faut tout d'abord vérifier s'il s'agit là d'une apparence ou d'un incident. Dans ce cas, l'évaluation est quand même poursuivie à l'aide de N_b.

Question 8a : Y a-t-il déjà eu avant l'échantillonnage à la fin de la période des pluies des pertes de biomasse ou d'azote ?

On suppose que les pertes dues à la pâture ont été évitées, ou que la mesure de la biomasse en a tenu compte. Il en va de même pour la chute des graines. De plus, il existe un risque de perte d'azote par suite de pourrissement et de volatilisation, notamment dans le cas de pluies tardives sur une végétation parvenue (en grande partie) à maturité et morte. Les végétations pour lesquelles la strate herbacée, lors de l'échantillonnage, recèlent moins de 50 % d'eau, et qui après leur mûrissement (découlant des profils de pluviosité et de la date de mûrissement des ou de l'espèce dominante) ont encore bénéficié de 75 mm de pluie ou plus, ont révélé un rendement d'azote inférieur en moyenne de 30 % aux végétations qui étaient encore vertes et/ou qui n'avaient pas ou moins bénéficié de pluies après le mûrissement.

Lorsque la différence peut être expliquée par des pluies tardives, le travail se poursuit avec N_b.

Question 8b : La différence entre N_s et N_b est-elle occasionnée par une répartition spécifique des pluies ?

A la fin de II.3.6.4, il a déjà été mentionné que, notamment sur les sols plus légers, la répartition des pluies peut influencer N_s par l'intermédiaire de la profondeur d'humidification. Pour vérifier si c'est le cas, il faut contrôler le nombre, l'importance et l'intensité des pluies individuelles et leur répartition dans le temps. La possibilité d'un écart de l'intensité par rapport à la moyenne a déjà été vérifiée à l'occasion de la question 4 dans II.3.6.3, car cet écart peut entraîner un autre ruissellement (R) et donc une autre infiltration (I). Pourtant la valeur totale de I, calculée de façon simple (équation II.1), peut être identique au cours de plusieurs années, alors que la profondeur d'humidification du sol diffère à cause des différences dans le rapport transpiration / évaporation du sol (III.2.3 ). Pour juger de l'effet de la répartition des fréquences de l'importance des pluies, il est conseillé de comparer la répartition des pluies de l'année d'observation avec les données du tableau III.15 : N_s sera relativement faible lorsque le taux des petites pluies (catégorie de 0 à 10 mm) est important, et donc le total du nombre des pluies.

L'inverse ne se vérifie pas, et certainement pas pour la zone des savanes. La valeur N_s sera la plus élevée lorsque les pluies sont telles qu'elles humidifient le profil une ou plusieurs fois jusqu'à 2 m de profondeur, sans qu'il y ait pertes par percolation. La figure III.13 permet de constater pour quelle valeur de I ceci se produit, dans le cas d'une répartition moyenne des pluies pour différentes valeurs de taux d'humidité à la capacité au champ. Pour des sols avec un taux d'humidité à la capacité au champ de, par exemple, 0,05, 0,25 et 0,45 cm³/cm³, il faut un I de respectivement 280, 875 et 1480 mm. En principe seul 100, 500 et 900 mm sont nécessaires pour humidifier le profil jusqu'au taux à la capacité au champ à condition que cette quantité s'infiltre en une fois. Ceci peut être provoqué par des averses, des concentrations de pluies ou des concentrations des écoulements.

L'analyse les pluies observées peut être facilitée par une représentation graphique après correction pour le ruissellement moyen par décade, en combinaison avec la moitié de la valeur de l'évapotranspiration potentielle (ETP ). Pour déterminer la période comportant le maximum de réserve d'eau dans le sol, il faut diminuer I de 0,5 x ETP par décade ; lorsque la valeur est positive, il faut l'ajouter au I de la décade suivante. Lorsque (I-0,5 × ETP) < 0, la période est considérée comme révolue. La période dont la valeur cumulative est la plus élevée pour (I -0,5 x ETP), détermine le point le plus bas d'humidification du sol. Il faut vérifier si ce point diffère fortement de la profondeur calculée auparavant (pr_h), sur la seule base de la pluviosité totale de l'année d'observation.

Dans III.2.3, il est indiqué que les formes extrêmes de répartition des pluies peuvent occasionner dans I une différence maximale dans I de plus ou de moins 70 mm. Sur les sols les plus légers (0,05 cm³/cm³ comme taux d'humidité à pF 2,5), ceci peut signifier une différence de profondeur d'humidification de plus ou de moins 80 cm. Sur les sols les plus lourds (0,24 cm³/cm³ taux d'humidité à pF 2,5), cela donne une différence de plus ou de moins 40 cm. De telles différences de profondeur d'humidification, seulement occasionnées par des différences dans la répartition des pluies, peuvent provoquer une grande différence dans N_m et, par là même, dans Ni et N_s ( figure II.14).

L'analyse graphique de l'effet possible de la répartition des pluies applique une règle approximative utilisée par la FAO pour déterminer la durée de la saison de croissance en Afrique occidentale. Pour une croissance sans entraves, il faut un surplus d'eau après correction de la pluviosité pour l'évapotranspiration potentielle. Une légère croissance est possible tant que la pluviosité est plus élevée que la moitié de l'évapotranspiration potentielle.

La figure II.15 peut servir d'illustration. L'infiltration maximum par décade, pendant les quatre années d'observation, est de 62 mm dans la 23ème décade de 1976. Dans les décades précédentes aucune réserve d'importance n'a été constituée. Puis une réserve se constitue : 62 - (37/2) + 17 - (38/2)+15-(41/2) + 31-(43/2) = 45 mm. Additionné à la pluviosité de la 27ème décade et diminué de 0,5 × ETP, cela donne une réserve de 45 + 57 - (46/2) = 79 mm. Cette réserve maximum donne pour un taux d'humidité à la capacité au champ de 0,11 cm³/cm³, une profondeur d'humidification de grosso modo 79/0,11 = 718 mm, soit 72 cm.

En 1978, le sol est humidifié plus en profondeur, non à cause d'une décade à forte pluviosité, mais à cause de l'accumulation des pluies. Tout le surplus de la 20ème décade se perd à nouveau au cours de la 21ème. Mais le surplus total de la 22ème décade à la 27ème comprise comporte 107 mm, soit une profondeur d'humidification de 97 cm.

En 1977, le sol n'est humidifié qu'à 15 cm de profondeur. Malgré une pluviosité totale en 1979 à peu près égale à celle de 1976, la profondeur de l'humidification en 1979 est à peu près égale à celle de 1977 (19 cm), car les deux périodes de pluies ne se succèdent pas.

Une comparaison des données avec les résultats de simulation présentés dans II.3.6.4, montre que la règle approximative utilisée ici, sous-estime de 10 à 30 cm la profondeur d'humidification. Les valeurs absolues doivent donc être utilisées avec prudence. Mais l'approche a permis d'identifier l'année 1979 comme une année où l'équation II.6 entraîne une surestimation de (pr_h). La standardisation de N_i sera donc également inexacte pour cette année. Lorsque dans un tel cas N_s est inférieur à N_b, il faut considérer cette différence comme accidentelle. Il ressort de la figure II.14 qu'une estimation erronée de la profondeur d'humidification d'un ordre de grandeur de 40 cm, peut entraîner aisément une différence entre N_s et N_b d'au moins 5 kg/ha.

Question 8c : S'agit-il d'une année à pluviosité moyenne ou supérieure à la moyenne, précédée d'une année très sèche ?

Certaines indications (résultant également de nos propres recherches) démontrent que le rendement d'azote est plus élevé dans les années à pluviosité moyenne ou supérieure à la moyenne, à condition que l'année précédente ait été particulièrement sèche (Harpaz, 1975). Dans nos propres recherches, nous avons également trouvé des indications allant dans ce sens. En 1978, année avec une pluviosité légèrement en-dessous de la moyenne, le rendement moyen d'azote était nettement plus élevée que pendant l'année extrêmement sèche de 1977 pour les endroits où le total des pluies était identique. Sur le trajet de 0 à 600 mm, la différence augmentait en moyenne jusqu'à maximum 8 kg/ha (les extrêmes étant 2 et 15 kg). L'absence d'observations pluviométriques sur la plupart des sites d'observation ne permet pas d'évaluer quelle partie de cette peut être expliquée à partir d'une infiltration plus profonde due à un autre ordre de grandeur ou autre répartition des pluies.

Question 8d : La composition et la densité de la végétation permettent-elles de penser qu'il s'agit d'un écart accidentel ?

En plus de la fixation de l'azote, d'autres caractéristiques d'espèces ont été découvertes qui peuvent influencer le rendement d'azote, et donc en principe influencer également les caractéristiques des végétations dans lesquelles certaines espèces dominent. Les fortes densités de fines racines favorisent l'absorption d'éléments nutritifs, ainsi qu'une installation rapide effective, un long cycle de croissance, une continuation de l'absorption des éléments nutritifs et de la croissance pendant la floraison. Sur le terrain, les caractéristiques spécifiques des différentes espèces des végétations mixtes se compenseront la plupart du temps, pour aboutir à une situation moyenne. Mais la dominance poussée d'une seule espèce peut entraîner un écart de la moyenne. Les cas constatés étaient liés à la continuation ou non de la croissance et à l'absorption active d'azote après le début de la floraison : de nombreuses dicotylédones continuent leur croissance, mais pas la plupart des graminées ( Penning de Vries & Djitèye, 1982 : p. 115 ; tableau IV.3). La dominance d'une ou de plusieurs espèces « à croissance continue », en combinaison avec des pluies tardives, peut entraîner un N_s maximum d'environ 10 kg/ha au-dessus de la moyenne (voir les exemples ci-dessous). Dans certaines circonstances, une forte dominance d'espèces n'absorbant pas activement de l'azote après la floraison, et mourant dès le mûrissement (Schoenefeldia gracilis, Loudetia togoensis, Elionurus elegans, etc.) peut entraîner des valeurs N_s qui se situent plusieurs dizaines de pour-cent en-dessous de la moyenne : il s'agit là de végétations très ouvertes, installées très tardivement, résultant du démarrage irrégulier de la saison des pluies.

N_b peut être utilisé pour la suite de l'évaluation, pour peu que les conditions suivantes soient remplies : la composition de la végétation doit être atypique (II.3.6.2), l'écart doit être qualifié d'accidentel, et la différence entre N_s et N_b doit être conforme à l'ordre de grandeur susmentionné.

Voici quelques exemples pour lesquels la continuation de la croissance et l'absorption active d'azote après le début de la floraison sont les causes probables d'une valeur N_s au-dessus de la moyenne. Dans les monocultures denses créées sciemment de légumineuses Alysicarpus ovalifolius et de Cassia mimosoides sur du sable limoneux, et dans le cas d'une pluviosité de 400 mm, le rendement d'azote était de 50 et 80 kg/ha. Après standardisation, la valeur N_s se situait quand même respectivement à 6 et 21 kg/ha au-dessus de la valeur N_s de la végétation naturelle à cet endroit. Alysicarpus ovalifolius est une espèce à courte phase de croissance végétative et Cassia mimosoides présente une phase très longue, mais Alysicarpus ovalifolius notamment continue sa croissance et continue l'absorption des éléments nutritifs pendant la floraison et la formation des fruits, à condition que l'eau soit disponible en suffisance.

Lorsqu'elles (co-)dominent la végétation, les espèces non légumineuses qui continuent leur croissance après la floraison, auront également un rendement d'azote supérieur à la moyenne pour autant que cette période ne soit pas exempte de pluies. Au maximum cela peut représenter dans la strate herbacée 10 kg/ha d'azote de plus que la moyenne. De telles situations sont rares. En effet, il s'agit la plupart du temps de plantes à germination lente, qui dominent après un mauvais démarrage de la saison des pluies (schéma II.7). Ceci va vraisemblablement de pair avec une absorption d'azote moins efficace au cours de cette période, et après un mauvais démarrage une compensation par une longue période de pluies n'est pas évidente. Cenchrus biflorus est cependant une espèce à germination rapide qui continue sa croissance après le début de la floraison. C'est pourquoi il est possible que les végétations dans lesquelles cette espèce (co-)domine, présentent en moyenne un rendement d'azote supérieure de 40 %. Dans le cas de forte dominance, il se peut même que le rendement d'azote double ! Dans les pâturages qui sont dominés année après année par Cenchrus biflorus et où N_s > N_b, il est préférable d'utiliser la valeur N_s.

Il se peut que Pennisetum pedicellatum joue un rôle identique à Cenchrus biflorus. Des indications en ce sens ont été découvertes dans un paysage de mosaïques de surfaces limoneuses avec des dépressions argileuses, où une exploitation intensive a entraîné une forte concentration des écoulements et une disponibilité accrue des éléments nutritifs dans les dépressions. Dans trois cas étudiés, le rendement moyen d'azote sur une période de 3 ans était supérieure de 8 kg/ha à une exploitation non intensive. Sur les neuf situations, trois accusaient un rendement supplémentaire de 20 à 25 kg, et dans ces cas seulement la végétation se composait pour 50 % ou plus de Pennisetum pedicellatum.

Lorsque les valeurs N_s divergentes ne peuvent être qualifiées d'accidentelles, il faut vérifier si l'écart est temporaire ou bien permanent (questions 9 et 10). Lorsque les écarts sont de caractère temporaire, il faut utiliser temporairement N_s, alors que N_b conserve sa valeur comme indicateur de la potentialité de l'unité en question. Lorsque les écarts sont permanents, N_s peut être utilisé en tant que tel pour l'évaluation des pâturages, mais le rapport avec N_b constitue une valeur importante pour estimer les profits dans une analyse de coûts et profits en vue d'une régénération éventuelle (N _s < N_b).

Question 9 : N_s est-il plus petit que N_b ?

Question 9a : La durée de la phase végétative des espèces dominantes est-elle plus courte que prévue compte tenu de la pluviosité moyenne ?

Une réponse positive à cette question (voir question 3, II.3.6.2 ) aura plus fréquemment des conséquences pour la production de la biomasse que pour le rendement d'azote, du fait que dans cette situation il n'y a pas assez de temps pour diluer complètement l'azote absorbé. Ceci est dû au fait que l'absorption d'azote est surtout déterminée par le statut du sol en matière d'azote, établi dans le passé, alors que dans la plupart des végétations, il y a compensation de l'absorption incomplète par la présence d'une ou de plusieurs espèces à croissance continue. Ceci n'est pas toujours le cas, notamment sur des surfaces argileuses découvertes dans le centre du Sahel : la présence de 99 % de Schoenefeldia gracilis et de 1 % de Panicum laetum a été constatée à plusieurs reprises (voir exemple de la question 2b).

En règle générale, une réponse affirmative à cette question confirmera la réponse positive à la question 9b.

Question 9b : Y a-t-il des indications pour supposer que N_s est inférieur à N_b de manière semi-permanente ?

Trois cas sont envisageables, qui peuvent tous trois être liés à la surexploitation. Le suivi des pâturages concernés est conseillé pour obtenir confirmation (fin de II.4.5.2 ).

Lorsque les espèces pérennes auraient pu avoir une place importante (schéma II.6), mais qu'elles ont disparu depuis 15 à 20 ans ou plus, N_s sera inférieur à N_b, à moins que N_b ait déjà été estimé sur la base de la dominance des espèces annuelles. On peut imaginer une situation où N_b est estimé sur la base de la dominance des espèces pérennes, alors que pendant la période de travail sur le terrain, seules des espèces annuelles auraient été observées : il s'agit de jachères avec une végétation azonale, pour laquelle (sur la base du schéma II.6 et/ou des parties intactes de l'unité), on a supposé une absence temporaire des espèces pérennes (question 1d). En fonction de l'intensité d'exploitation, la différence entre N_s et N_b peut s'élever de 5 à 10 kg/ha d'azote dans le sud du Sahel et monter à maximum 20 kg/ha pour la savane déboisée.

Une pâture intensive sans application d'engrais (ou culture sans jachère effective) conduira à long terme à l'épuisement du sol, sauf autour des corrals et des points d'abreuvement. Cet épuisement concernera en premier lieu le phosphore ( Penning de Vries & Djitèye, 1982 : p. 254 ) mais finira par se répercuter sur le rendement d'azote. Tout d'abord le rapport P/N de la strate herbacée à la fin de la saison de croissance descendra en-dessous de 0,1, alors que les légumineuses sont peu nombreuses (voir fin de la question 2c), mais finalement ce rapport oscillera à nouveau autour de 0,1 pour des taux de phosphore et d'azote qui peuvent descendre autour de 0,5 et 5 g/kg. Ces taux varient en fonction des pluies et des espèces. C'est pourquoi il est préférable de comparer les mesures de taux d'azote (moyennes pondérées) avec les moyennes de la figure II.3. Des valeurs inférieures et des indications d'exploitation intensive pendant des dizaines d'années sont signe d'épuisement.

La dégradation physique du sol et la dégradation de la végétation s'effectuent plus rapidement, surtout lorsque l'intensité de pâture est élevée. Sur le sable vif, aux alentours des points d'abreuvement et des villages, notamment dans le nord du Sahel (même dans le sud du Sahel dans le cas de culture continue) la production est nulle ainsi que N_s. Les sols sensibles à l'encroûtement peuvent s'approcher de cette valeur lorsque la formation des croûtes augmente, notamment sur les sols sablo-limoneux de l'ensemble fluviatile et de l'ensemble détritique. Dans la mesure où des surfaces de plus en plus grandes restent sans végétation, le N_s diminue finalement jusqu'à des valeurs de 0 à 10 kg/ha ( Penning de Vries & Djitèye, 1982 : p. 344 ).

Question 9c : Est-il question d'un sol à texture fine et est-ce que la biomasse produite a été calculée avec l'aide de l'équation II.15 (I < 250 mm) ?

La différence entre N_s et N b peut être causée par le fait que l'équation a été établie en calculant la moyenne des résultats de calculs sur la base d'une série de classes de texture (III.2.2.1 fin ; figure III.6). L'équation convient le mieux pour les sols limoneux. N_s peut être 2 à 3 kg/ha plus élevé que N_b, s'il est question d'un sol argileux lourd. Il n'y aura pas ou à peine de production sur de tels sols si I < 120 mm.

Si aucune des situations décrites jusqu'à présent ne concorde réellement avec l'unité de paysage concernée, on conclut qu'il s'agit d'un sol de fertilité inférieure à la moyenne. L'analyse ci-dessus concernant un épuisement éventuel a alors déjà donné des indications : taux d'azote inférieurs à ceux mentionnés dans la figure II.3 et/ou taux de phosphore inférieurs à ces valeurs divisées par 10.

Question 10 : N_s est-il supérieur à N_b ?

Question 10a : La durée de la phase végétative des espèces dominantes dépasse-t-elle celle escomptée compte tenu de la pluviosité moyenne, ou bien le taux des espèces pérennes est-il plus important ?

Bien que cette situation ne se présente plus actuellement, compte tenu de 15 années de sécheresse, il ne faut pas l'exclure pour l'avenir. Une période de pluies plus abondantes que la moyenne sur plusieurs années pourrait permettre aux graminées pérennes et aux espèces annuelles à longue phase végétative d'étendre leur habitat en direction du nord. Face à une telle extension, la réponse aux questions 2 et 3 ferait apparaître que la dominance observée n'est pas représentative pour l'unité en question. Lors du calcul de N_b leur présence ne serait alors pas prise en considération. Une durée plus longue du cycle entraînera rarement une valeur plus élevée de N_s (question 9a), mais conduira par contre à une augmentation de la biomasse. Une biomasse plus élevée d'espèces pérennes pourra donner dans le Sahel proprement dit, un rendement d'azote supérieur de 5 à 10 kg/ha.

Question 10b : Y a-t-il des indications permettant de supposer que N_s est en permanence plus élevé que N_b ?

Ceci peut être le cas lors d'un apport d'éléments nutritifs autour des puits et des corrals. Mis à part l'augmentation de la fixation d'azote due à un accroissement du taux des légumineuses, telles que Zornia glochidiata, ceci peut entraîner un maximum de 10 à 20 kg/ha supplémentaire de rendement d'azote ( Penning de Vries & Djitèye, 1982 : p. 363 ). Même sur des sols sensibles à l'encroûtement, une augmentation de 10 kg/ha ne représente pas une exception, tant que le sol n'est pas extrêmement dénudé (Djitèye, 1981).

D'une manière générale dans l'évaluation des pâturages, il ne sera pas nécessaire d'en tenir compte, car les surfaces sont trop réduites et la végétation est dans la plupart des cas dominée par des espèces non appétées.

Question 10c : Est-il question d'un sol à texture grossière et la biomasse produite a-t-elle été calculée à l'aide de l'équation II.15 (I < 250 mm) ?

La différence entre N_s et N b peut être causée par le fait que l'équation a été établie en calculant la moyenne des résultats de calculs sur la base d'une série de classes de texture (III.2.2.1 fin ; figure III.6). L'équation convient le mieux pour les sols limoneux. N_s peut être maximalement 5 kg/ha plus élevé que N_b, s'il est question d'un sol sablonneux grossier. Ce maximum sera atteint dans le cas de I ~ 150 mm. Pour des sables vraiment grossiers la différence sera 2 à 3 kg/ha à I ~ 100 mm ; la production des sols limoneux serait encore négligeable dans ce cas. La différence diminue progressivement à des valeurs de I > 150 mm, car l'azote au lieu de l'eau devient de plus en plus limitatif (la raison pour fixer une limite supérieure à l'équation II.16).

Si l'écart ne peut être expliqué (entièrement) par l'une des situations mentionnées ci-dessus, c'est que le sol de l'unité concernée présente une fertilité au-dessus de la moyenne. Il faut s'attendre alors à ce que le taux d'azote de la végétation soit supérieur à celui indiqué dans la figure II.3. Si l'année d'observation a été très sèche, la quantité moyenne d'azote absorbé pourrait dépasser N_s, car la standardisation en rapport avec la pluviosité ne tient pas compte de sa répartition (voir fin de la question 7). Lorsque les observations s'étendent sur une année, il faudra se contenter de la valeur obtenue (voir également II.4).

Question 11 : S'agit-il de relevés effectués sur des unités fortement dominées par les espèces ligneuses et/ou par les graminées pérennes ?

Compte tenu du fait que la méthode présentée a été développée au Sahel sur des pâturages dominés par des espèces annuelles à recouvrement ligneux relativement limité, les résultats de cette méthode doivent être considérés sous un angle critique lorsqu'elle est appliquée pour la savane. Dans les régions où les graminées pérennes dominent la biomasse et/ou le recouvrement ligneux est élevé, il sera vraisemblablement plus fréquemment nécessaire d'utiliser N_s à la place de N_b pour poursuivre l'évaluation.

Lorsque finalement, lors de l'évaluation de régions plus vastes, les unités du Sahel - caractérisées par les valeurs N_b - sont comparées avec des unités de la savane ou des plaines d'inondation caractérisées par les valeurs N_s, la prudence est de rigueur. Dans les cas où les unités sont fortement dominées par les graminées pérennes, il faut pour la comparaison avec les valeurs N_b prendre 40 % de la valeur N_s , car pour les graminées pérennes l'azote provient pour 60 % de la recirculation interne.

Leloup et Traoré (1989) ont appliqué la méthode présentée, pour la savane soudanaise du sud, dans une région avec une pluviosité moyenne de 1050 mm. Bien que les graminées pérennes y étaient décimées, le recouvrement ligneux y était encore très important. Le tableau II.15 démontre que la valeur moyenne N _s de la région (9,7 kg/ha) ne s'écarte pas fortement de N_b (6,3 kg/ha) ; cette différence reflète vraisemblablement une ancienne dominance de graminées pérennes. La comparaison de N_s et N_b par unité de paysage apparaît cependant moins satisfaisante.

Tableau II.15
Comparaison de N_s et N_b pour diverses unités de paysage, avec des densités d'arbres différentes, à Fonsébougou (sud du Mali).

II.3.6.6. Calcul de la biomasse

B = 1000 N_b (ou 1000 N _s) / [N]       (équation II.21)

dans laquelle :
B = la biomasse (kg/ha) ;
[N] = taux d'azote (g/kg).

Dans certaines situations, la figure II.3 doit être utilisée avec discernement, car elle est basée sur un nombre d'hypothèses concernant la composition floristique et le taux d'azote des groupes d'espèces. Lorsqu'il ressort de l'analyse des observations sur le terrain, que la composition floristique ou le taux d'azote de la biomasse totale s'écarte nettement de la moyenne, et que ces écarts ne sont pas accidentels, il est bon d'évaluer avec l'aide de la figure I.12 une nouvelle moyenne pondérée du taux d'azote pour la totalité de la biomasse. Cette situation peut se présenter lorsque les réponses aux questions 9a et 10a sont positives. Par contre, il faut que les sols relativement pauvres ou riches divergent fortement de la moyenne pour entraîner un écart mesurable du taux d'azote moyen de la strate herbacée (questions 9b et 10b).

Après le calcul de la biomasse, il faut encore estimer la quantité potentielle de repousses de la saison sèche dans le cas de dominance par les graminées pérennes ( II.2.2.4 et 5).

II.3.6.7. Extrapolations

Pour tenir compte du critère de durabilité pour l'élevage, il est conseillé de baser l'estimation de la charge maximale admise pour les pâturages dans le Sahel proprement dit, sur la situation fourragère d'une année sèche (I.3.4). Celle-ci peut être déterminée conformément à la procédure décrite dans II.2.2.4.

Une autre extrapolation utile est celle visant une situation d'équilibre pour une autre charge de bétail ou pour une autre gestion, par exemple la limitation des feux. Dans les deux cas, la nouvelle situation fourragère peut être estimée en adaptant la valeur f et en recalculant N_b ( II.3.4). Lorsque les écarts entre N_s et N_b revêtent un caractère permanent, il faut calculer un N_b théorique avec une valeur de f réajustée ; la valeur obtenue devra être exprimée en pourcentage par rapport au N_b d'origine. La valeur de N_s choisie dans ces situations peut alors être multipliée par ce rapport.

II.3.7. La carte définitive des unités de paysage ; illustrations

II.3.7.1. Evaluation d'une unité

Cartes provisoires (II.3.2)

Au moment de l'établissement provisoire des cartes, cette région de dunes avait été cartographiée comme une seule unité. Du point de vue géomorphologique, ces dunes longitunales prononcées avaient été classifiées comme des sables éoliens. La pluviosité annuelle moyenne est de < 300 mm. Selon les données des ouvrages spécialisés, la charge de bétail serait environ de 10 ha/UBT ; l'exploitation des pâturages se produit vraisemblablement surtout pendant la période des pluies.

Lors de l'interprétation des photos aériennes, l'unité « dunes longitudinales prononcées » (i) n'avait pas été subdivisée en niveau d'unité géomorphologique (ii) et de forme (iii). Les pentes apparaissent clairement ; selon la classification FAO, le terrain est ondulé. Un profil de végétation est à peine discernable (végétation homogène ; iv), ce qui en combinaison de pentes à déclivité assez forte, indique une texture sablonneuse ; le ruissellement semble très limité. Le taux de recouvrement par les arbres et arbustes est probablement négligeable, mis à part dans les parties les plus basses des vallées (codes respectifs 0 et 1).

Travail sur le terrain à la fin de la saison sèche (II.3.3)

Lors du travail sur le terrain, il est apparu qu'une différenciation s'imposait entre les sables rouges et les sables jaunes (voir II.3.3.1). Seuls ces derniers seront traités ici.

La surface du sol présente à peine des formations de croûtes. L'amas de sable est très épais, le profil de sol a une texture homogène, et les différences entre les sites d'observations sont minimes. En moyenne la composition granulométrique est de 87 % de sable, 5 % de limon et 8 % d'argile, le sable étant assez grossier. Ce n'est que dans le nord de l'unité (site 3) que la couche supérieure du sol des vallées présente une composition granulométrique un peu plus fine.

Les observations concernant les espèces ligneuses ont été représentées dans le tableau II.16. Acacia raddiana est l'espèce dominante, surtout en ce qui concerne sa contribution au recouvrement. La densité est tellement faible que la superficie d'échantillonnage de 1 ha par site d'observation est en fait trop réduite ; c'est pourquoi toutes les espèces n'ont pu être répertoriées partout. Boscia senegalensis ne se rencontre que (rarement) sur le site 1 ; on assiste vraisemblablement à cet endroit à l'influence de l'ensemble détritique. Salvadora persica n'a été observé que sur le site le plus au nord (3). Ceci pourrait constituer un argument en faveur d'une séparation de la partie nord de l'unité, d'autant plus que la densité des arbres y diffère du reste (III.3.2.1 ; vi). Cette séparation n'a cependant pas été effectuée, car l'absence absolue de Salvadora persica n'a pu être vérifiée ailleurs, et la densité des arbres dans le nord était plus élevée, au lieu d'être plus faible.

Le recouvrement de 2 à 3 % est plus élevé qu'escompté. Il y a en effet peu de différence entre les dunes et les vallées interdunaires, à l'exception des vallées du site 3. Compte tenu de la présence d'arbres morts, notamment de vieux Acacia raddiana de grande taille, le recouvrement avant le début de la sécheresse, au début des années 70 était vraisemblablement 5 à 6 % supérieur.

Tableau II.16
Composition des espèces, densité et recouvrement des arbres et arbustes à trois sites d'observations* dans l'unité E11 au cours de la seconde moitié des années '70.

Les traces de l'activité des termites n'apparaissent pas clairement, mais il subsiste peu de restes de biomasse de la strate herbacée de la saison précédente. Ceci pourrait être dû à une charge de bétail dépassant les estimations, mais l'absence de données concernant la pluviosité et la production de la biomasse de l'année précédente ne permettent pas de le certifier.

Réajustement de la carte provisoire

Les dunes rouges (D11 ; voir carte en annexe ) ont été séparées de l'unité sables éoliens. Une zone de transition a été distinguée entre les sables éoliens et l'ensemble détritique (E11/C₃1 ; voir carte). Cette zone se compose essentiellement de sable jaune, mais le terrain est plus plat que dans E11, la partie restante des sables jaunes.

Certaines observations générales non quantifiées, font état de la présence plus forte de Boscia senegalensis dans la zone de transition que sur le site d'observation 1, situé sur la frontière de cette zone et de E11. Par ailleurs, on y constate la présence ci et là d'Euphorbia balsamifera.

Estimation théorique de N_b (II.3.4 )

Estimation de I
Les caractéristiques de la surface du sol, la texture grossière et les différences minimes entre le recouvrement ligneux sur les dunes et sur les vallées, indiquent un faible coefficient de ruissellement et une faible redistribution des pluies. Sur trois sites sélectionnés 1, 2 et 3, la pluviosité moyenne annuelle est respectivement de 275, 225 et 200 mm. La texture assez grossière du sable et les différences minimes dans le recouvrement par les arbres entre les vallées et les dunes, laissent supposer qu'il n'y a pas de redistribution sur les sites 1 et 2 (P = I). Ceci est par contre le cas sur le site 3 : R y est estimé à 0,05 (tableau I.1). La partie de l'unité avec ruissellement (SUR_ru), la partie avec une infiltration homogène (SUR_ho) et la partie composée de vallées (SUR_dé) sont estimées respectivement à 0,2, 0,7 et 0,1.

I est calculé ensuite à l'aide des équations II.12, II.13 et II.14. Il n'a pas été tenu compte de pertes éventuelles hors de l'unité : l'interprétation des photos aériennes a démontré qu'il n'y a pas de profils de drainage, et il ressort du tableau II.13 que dans le cas de sols sablonneux avec une valeur de 0,05 pour R et une valeur de 0,1 pour SUR_dé, la valeur pour K_r n'est que de 0,01.

Les valeurs calculées pour I ont été rassemblées dans le tableau II.17.

Tableau II.17
Récapitulation de l'estimation de l'infiltration et des estimations de la production de la biomasse (matière sèche : m.s.) pour la strate herbacée, le taux d'azote et la valeur N_b pour l'unité E11 pour une année à pluviosité moyenne.

Calcul de N_b
Tout d'abord il s'agit de vérifier le risque de pertes par percolation. Pour une teneur en sable de 87 %, le taux d'humidité est de 0,09 cm³/cm³ à pF 2,5 (équation II.5). Il ressort de la figure II.12, que pour des pertes dues à la percolation sur de tels sols, I doit être > 400 mm, ce qui ne sera pas le cas sur les sites (tableau II.17), donc Pe = 0.

Les pertes par percolation à cause de sols peu profonds ne se produiront pas, compte tenu de l'épaisseur de l'amas de sable.

Le taux de recouvrement ligneux (< 15 %) et le nombre de couches de feuillage (< 2) ne nécessite pas de correction pour l'influence exercée par les espèces ligneuses. Le N _b de la strate herbacée peut donc être calculée directement à l'aide des équations II.15 et II.16 (I < 250 mm/an) et de l'équation II.7 ( I > 250 mm/an).

Pour le site d'observation 1, I = 275 mm, il faut donc utiliser l'équation II.7 pour le calcul de N _b. Pour cela il faut estimer la valeur de f. La valeur moyenne pour une pluviosité de 275 mm/an est de 0,33 (figure II.4). Il faut savoir si la charge du bétail estimée à 1 UBT annuellement pour 10 ha, sur la base de la documentation, donne lieu à utiliser une autre valeur pour f lors de l'exploitation pendant la période des pluies. Une UBT sur 10 ha signifie annuellement une consommation de 200 kg/ha. La figure II.2 permet de déduire, que lorsque P = 275 mm et I ~ P, la production escomptée est de 1400 kg/ha, dont 14 % seraient donc consommés. Compte tenu de la sélectivité de pâture du bétail, la fraction de N_b absorbée est 1,5 fois plus grande (Diallo, 1978), soit 21 %. La moitié est perdue, soit fc = 0,21/2 ~ 0,10. Suite aux pertes par volatilisation (0,15) et voracité (0,10), cela donnerait un ftotal de 0,35 (III.2.2.2.). La fréquence des feux apparaît faible, donc ces pertes ne sont pas prises en considération. L'azote consommé ne peut se perdre par volatilisation ou par voracité. Lorsque l'exploitation s'effectue pendant la saison des pluies, ces pertes peuvent être diminuées au maximum de 21 %, soit de : (0,15+0,10) x 0,21= 0,05. La valeur de f pour l'estimation de N_b sera 0,35-0,05= 0,30, une valeur qui ne s'écarte que peu de la moyenne. Selon l'équation II.7, N_b est alors égal à 13,4 kg/ha.

Le tableau II.17 donne une vue générale des autres valeurs et résultats utilisés. Il comprend également la valeur N_b pour tous les sites. La valeur moyenne de N_b pour l'unité est de 12,8 kg/ha.

Travail sur le terrain à la fin de la saison des pluies (II.3.5)

Les résultats du travail effectué fin septembre 1977 sont représentés dans le tableau II.18. La pluviosité de cette année a été estimée sur la base de trois mesures pluviométriques relativement éloignées des sites d'observation.

Tableau II.18
Récapitulation des observations sur la strate herbacée à la fin de la saison des pluies de 1977, pour trois sites d'observations de l'unité E11.

Interprétation du travail sur le terrain (II.3.6)

Question 1 : La composition floristique sur les sites choisis diffère-t-elle à l'intérieur de l'unité ? Il ressort du tableau II.18 que notamment le site 2 diffère des autres : les graminées à germination lente y dominent. Pourtant ce site se situe clairement à l'intérieur de l'unité E11 (question 1a). Aucune indication ne signale que cette différence ait été occasionnée par une forte exploitation (question 1b) ou (d'absence) des feux (question 1c). La dominance de Tragus berteronianus, une espèce peu productive à germination lente, peut probablement être expliquée par une pluviosité très faible et irrégulière sur ce site (question 1d). L'estimation concernant la pluviosité de ce site (10 mm) effectuée par interpolation, est insuffisante pour permettre la germination de Tragus berteronianus (Elberse & Breman, 1989), et semble donc un peu faible. Mais compte tenu de la production minimale, il semble probable que le site 2 bénéficie d'une pluviosité moindre que 1 et 3. La composition divergente du site 2 doit probablement être considérée comme accidentelle.

Question 2 : Le taux des groupes d'espèces individuelles s'écarte-t-il de celui indiqué dans le schéma II.6, compte tenu de la région dans laquelle se situe l'unité et de la relation entre la pluviosité et l'infiltration ?

Selon le schéma II.6, il faut s'attendre à une végétation dans laquelle les graminées à photosynthèse C₄, notamment à germination rapide, mais également à germination lente ou hétérogène, dominent. Les dicotylédones à photosynthèse C₄ sont d'importance secondaire, elles sont représentées de façon quasi analogue à celle des espèces à germination rapide et hétérogène ou lente. Les dicotylédones à photosynthèse C₃ ne peuvent être présents de façon limitée que dans les vallées.

Les observations vont dans ce sens, la preuve en est la moyenne des 3 sites : 56 % de graminées C₄ à germination rapide ; 36 % de graminées C₄ à germination lente ; 2 % de dicotylédones C₄ à germination rapide ; 3 % de dicotylédones C₄ à germination lente et 3 % de dicotylédones C₃. Les graminées dominent davantage que prévu. L'écart du site 2 a déjà été analysé (voir également II.3.6.2, question 2c).

Question 3 : La durée de la phase végétative des espèces dominantes observées correspond-elle à la durée escomptée compte tenu de la pluviosité moyenne et du substrat ?

Pour I compris entre 200 et 275 mm, la durée de la saison de croissance (calculée en multipliant I par 0,13) est de 30 jours environ. C'est là la durée moyenne du cycle de Cenchrus biflorus qui germe à la mi-juillet (tableau IV.3). La végétation dans l'unité E11 est en effet dominée par la communauté dont le nom est emprunté à cette espèce (schémas II.8, II.9 et tableau II.18). Cette espèce n'est pas la plus répandue, bien que l'unité se situe dans le sud du nord-Sahel. Les espèces les plus répandues sont celles qui sont également présentes plus au nord, telles Tragus berteronianus, Leptotrium senegalense et Aristida mutabilis. Bien que ces espèces soient relativement peu connues (IV.2), il est probable que la durée moyenne du cycle soit plus courte que ne laisse supposer le site.

Question 4 : Existe-t-il des arguments en faveur d'une correction de la valeur estimée de I ?

Le substrat de l'unité est tellement sablonneux, qu'il ne peut y avoir de ruissellement important ; les erreurs éventuelles dans l'estimation de I ne peuvent donc être importantes. La modicité du ruissellement apparaît clairement compte tenu de la production « identique » des sous-unités 3D et 3H,R (tableau II.18).

Question 5 : Y a-t-il des arguments en faveur d'une correction de la valeur estimée de f ?

Aucune graminée pérenne n'a été observée. La composition de la strate herbacée indique qu'il n'y a pas eu récemment de graminées pérennes (pas de caractère rudéral). Il n'y a donc pas lieu de considérer une autre valeur f et de recalculer N_b.

Par contre des indications ont été trouvées selon lesquelles l'occupation des pâturages pourrait bien être le double de la première estimation de 1 UBT par 10 ha. Lorsque ceci est le cas depuis longtemps la valeur de f_c serait de 0,20, c'est-à-dire 0,05 de plus que la valeur estimée.

Ceci entraîne des conséquences pour le N _b qui a été estimé pour le site 1, car à cet endroit c'est l'équation N_b qui a été utilisée. Au lieu de la valeur de 13,4 kg/ha (tableau II.17), on obtient 10,4 kg/ha. La biomasse escomptée devient ainsi 10,4/0,009 = 1156 kg/ha de matière sèche au lieu de 1489 kg/ha. Pour la totalité de l'unité N_b est alors de 12,0 au lieu de 12,8 kg/ha.

Question 6 : La contribution des légumineuses à la biomasse de la strate herbacée n'est-elle pas égale à 5 % ?

Sur aucun des sites le taux de légumineuses n'est égal à 5 % (tableau II.18) : pas de légumineuses sur les sites 2 et 3D, 6 % sur le site 1 et 3 % sur 3R,H. A l'aide de l'équation II.18, il est possible de calculer N_i (valeur corrigée de N_m pour le taux de légumineuses) (tableau II.20).

Question 7 : La quantité et/ou la répartition de la pluviosité s'écarte-t-elle de la moyenne ?

La pluviosité s'écartait de la moyenne, du moins en ce qui concerne la quantité : au lieu de 275, 225 et 200 mm les extrapolations des mesures des stations avoisinantes ont donné pour les sites 1, 2 et 3 respectivement 120, 10 et 100 mm. La profondeur d'humidification du sol (pr_h) a certainement été en-dessous de la normale. A l'aide des équations II.5 et II.6, pr _h a été calculé pour la pluviosité moyenne et pour la pluviosité pendant 1977, l'année d'observation ( tableau II.19). Le taux de sable était estimé à 87 %.

Tableau II.19
Standardisation de N_i (=N_s) de 1977 sur la base de l'humidification du sol pendant une année normale et en 1977 pour les trois sites d'observation de E11.

La figure II.7 permet à présent de recueillir pour le site 1 (I > 120 mm) les fractions de la production moyenne d'azote au cours d'une année moyenne (F50) et au cours de l'année d'observation (F_am). N_s peut ensuite être calculé à l'aide de l'équation II.19.

Sur les autres sites I est < 120 mm et la valeur maximum de N_b est supposée de 15 kg/ha : c'est ainsi qu'on calcule ce qui doit être ajouté à N _i (équation II.20). Une vue générale de la correction de N_i est indiquée dans le tableau II.19, le N_s qui en résulte est indiqué dans le tableau II.20.

Tableau II.20
Rendement d'azote mesuré (N_m) corrigé en fonction de la contribution des légumineuses à la végétation (N _i) ; N_i standardisé pour la pluviosité (N_s), pour les trois sites dans l'unité E11, en comparaison au N_b calculé.

Question 8 : Y a-t-il divergence entre N_s et N_b ?

La valeur moyenne de N_b pour l'unité E11 est de 12,0 kg/ha. La valeur moyenne de N_s est de 11,3 kg/ha. La valeur un peu plus basse pour N_s s'explique par la faible valeur de N_s sur le site 1, les autres sites concordent (tableau II.20). Il n'y a donc pas de raison pour ne pas utiliser la valeur théorique de N_b pour le calcul de la biomasse ( II.3.6.6) et pour le calcul de la capacité de charge.

Extrapolation pour une année sèche (II.3.6.7)

Au cours d'une année normale, l'unité E11 présente un N_b de 12,0 kg/ha. A partir d'une pluviosité moyenne annuelle de 230 mm, le taux d'azote est d'environ 10,5 g/kg (figure II.3) et la production annuelle de la strate herbacée est donc de 1440 kg/ha (équation II.16).

Au cours d'une année sèche (p10%), la pluviosité est de 130 mm au lieu de la moyenne de 230 mm ( figure II.1). La profondeur d'humidification du sol sera alors de 38 cm au lieu de 100 cm (équation II.6). Selon la figure II.7, le rendement d'azote atteint donc 0,52 fois le maximum moyen pendant une année sèche, contre 0,78 fois le maximum pendant une année normale. Le rendement d'azote pendant une année sèche est donc 0,52/0,78 × 12,0 = 8,0 kg/ha. Le rendement d'azote pendant l'année d'observation était loin en-dessous de ces valeurs, mais il est vrai que la pluviosité était moindre pendant l'année en question : en moyenne sur les trois sites elle était de 77 mm, ce qui signifie une probabilité de 1 %.

La production de la biomasse pendant une année sèche peut être estimée à partir de la figure II.3 (taux d'azote de 16 g/kg) et de l'équation II.16, soit : 500 kg/ha.

II.3.7.2. Evaluation du trajet nord-sud

La carte annexée à ce manuel présente les unités de paysage définitives et leur répartition géographique. Pour chaque unité, des informations sont fournies quant au rapport entre les aires à infiltration homogène, à ruissellement, à concentration des écoulements et quant au recouvrement ligneux de ces sous-unités. Ont également été mentionnés, les cas où la composition de la végétation a constitué le critère pour la différenciation des unités. Dans ce cas précis, il est question d'une variante unité nord et unité sud lesquelles seraient sinon difficilement différenciables.

La carte topographique jointe permet de se faire une idée de la redistribution éventuelle de l'eau entre les unités, quelques coupes longitudinales schématiques des paysages sont également présentées.

Le résultat de l'évaluation de toutes les unités ne présente pas d'intérêt pour les utilisateurs non maliens de ce manuel. C'est pourquoi ces résultats sont publiés séparément (Breman & Diarra, 1991). Dans la présente, seul certains éléments sont fournis en tant qu'illustration. Le tableau II.21 indique pour un nombre d'unités de paysage, la production de la strate herbacée et la production totale de pâturage aérien (feuilles, fruits et tiges) pour une année moyenne. Ce tableau indique également la quantité d'azote dans la production annuelle de la strate herbacée ainsi que le taux d'azote.

Tableau II.21
Impressions de la productivité de pâturages intacts, situés sur un trajet dans le centre du Mali entre le nord de la savane et le nord du Sahel, fin de la saison des pluies, seconde moitié des années '70.

Le rendement d'azote indiquée correspond en principe à la valeur du N_b (estimation théorique) à moins que sur la base des observations sur le terrain, le choix n'ait porté sur le rendement d'azote standardisé (N_s).

Le tableau rassemble les moyennes pondérées des cas où des sous-unités ont dû être instaurées par suite de la redistribution d'eau à l'intérieur d'une unité. L'évaluation a cependant été faite par sous-unité. La moyenne pondérée est une valeur hybride, lorsque N_b est utilisé pour les aires avec ruissellement, alors que le choix a porté sur N_s pour la région avec accumulation des écoulements. De telles valeurs hybrides sont indiquées sous N_s.

Les différences entre les aires avec concentration des écoulements et celles avec ruissellement, sont limitées dans les unités de l'ensemble éolien, à cause de la forte capacité d'infiltration. En moyenne, le rendement d'azote dans les aires à concentration des écoulements est à peine 1,3 fois aussi élevée que dans les aires à ruissellement. Pour l'ensemble détritique, le facteur de multiplication est supérieur à 3, cependant avec une grande différence entre les unités sablonneuses (D) et limoneuses (C) (respectivement 2 et 3,5). Parmi les unités C, il y a également une grande différence entre les unités du nord (facteur 5) et celles du sud (facteur 3). A l'intérieur de l'ensemble fluviatile, la différence moyenne est d'environ 2,5, mais là aussi il y a une différence entre les unités sablonneuses (2) et limoneuses (3).

Pour les sous-unités avec infiltration homogène (parties E11 et E71 ; unités D11 et 12, E31 et 73) et concentration des écoulements, l'équation II.7 a été utilisée sur tout le trajet pour le calcul de N_b. Le critère I > 250 mm s'y est vérifié. A l'intérieur de l'ensemble détritique, on a utilisé pour toutes les sous-unités avec ruissellement, l'équation II.15 (I < 250 mm) sur tout le trajet. Pour les aires avec ruissellement à l'intérieur des deux autres ensembles, l'importance de l'écoulement était décisive, mais globalement l'isohyète de 425 mm constituait la limite : au nord de celle-ci il fallait utiliser l'équation II.15 et au sud l'équation II.7.

La disponibilité en eau sur le trajet semble varier beaucoup plus que la disponibilité potentielle d'éléments nutritifs en provenance de sources naturelles. Il en résulte que ce sont surtout les variations de disponibilité en eau qui sont responsables des différences de rendement d'azote et de la production de la biomasse du nord vers le sud, entre les unités et à l'intérieur des unités. A l'intérieur d'un ensemble, ces valeurs augmentent proportionnellement à la pluviosité moyenne, tel qu'il ressort du tableau ; d'un point de vue global, l'ensemble fluviatile situé le plus au sud présente la plus forte productivité.

Pour une pluviosité donnée, le rendement d'azote est le plus bas à l'intérieur de l'ensemble détritique. Ceci provient de la forte redistribution de l'eau entre les unités et à l'intérieur des unités, dû au ruissellement en surface. Bien que pour la pluviosité donnée, les pertes d'eau hors de cet ensemble seront de manière générale inférieure à 10 %, l'utilisation de l'eau est quand même moins efficace à cause de la concentration locale : des flaques et des mares temporaires entraînent une percolation et des pertes supplémentaires par évaporation ; la présence prolongée de marécages fera croître les pertes d'azote par dénitrification. De toute façon, la production de la strate herbacée dans les dépressions avec accumulation des écoulements n'augmentera pas parallèlement à la disponibilité en eau, car les éléments nutritifs y constituent le facteur limitatif. Par ailleurs, la concurrence avec les espèces ligneuses pour les éléments nutritifs et pour la lumière augmente rapidement, car la capacité concurrentielle des espèces ligneuses augmente à cause de l'infiltration plus profonde de l'eau. Aussi, le recouvrement ligneux et par là même la production de pâturage aérien est supérieure dans l'ensemble détritique à celle des deux autres ensembles pour une pluviosité donnée (tableau II.21). Compte tenu des pertes signalées d'eau et d'azote, ceci ne compense pas complètement la plus faible production de la strate herbacée.

La fertilité du sol ne semble pas une variable importante ; elle l'est pourtant : la différence entre N_s, uniquement basé sur une année d'observation sur trois sites par unité, et N_b, doit être importante avant de pouvoir conclure à une différence significative de fertilité du sol. Ceci est d'autant plus vrai lorsque l'année d'observation est plus sèche que la normale (pluviosité de 1977 probabilité de 1 % !) et que I est ainsi tellement limité, qu'il faille utiliser l'équation II.19 pour la correction de N_i compte tenu de l'écart de la pluviosité par rapport à la normale.

Certaines indications démontrent clairement que la fertilité du sol de E 72 est inférieure à celle des unités avoisinantes : N_s représentait environ 2/3 de N_b. Les observations sur quatre années consécutives confirment cette impression. La courbe inférieure (IV) de la figure III.9 est basée sur ces résultats. L'unité constitue le flanc du delta mort (voir carte en annexe), où la densité de population est la plus élevée ; l'agriculture, et une pâture intensive de longue date, ont pu entraîner l'épuisement du sol.

Les valeurs N_s des unités F20, F31 et F41 étaient environ 1,5 fois supérieures à N_b. Néanmoins le choix s'est porté dans ces cas sur N_b, compte tenu de l'hypothèse selon laquelle cette différence peut être liée au fait qu'avant la sécheresse, les graminées pérennes formaient un composant important de la strate herbacée. Compte tenu de la charge du bétail actuelle et de l'absence d'une gestion de pâturage adéquate, il est peu probable que ces graminées se régénèrent rapidement, même dans le cas d'une bonne pluviosité. Lorsque, en ce qui concerne le bilan d'azote, une nouvelle situation d'équilibre s'installe, celle-ci sera caractérisée par la dominance des espèces annuelles.

C42 est une unité dont la fertilité est indéniablement plus élevée que la moyenne. La cause pourrait en être que l'eau de l'ensemble détritique qui s'y rassemble, entraîne également la matière organique et les alluvions.

La même chose aurait pu se produire pour C41. Le N_s observé ici est cependant beaucoup plus bas que N _b, ainsi que pour les autres unités de l'ensemble détritique à substrat limoneux. La situation de ces paysages avant la sécheresse n'est pas connue ; il n'est donc pas possible d'attribuer cette différence au surpâturage ou à la sécheresse. La forte mortalité des espèces ligneuses et des graminées pérennes dans les aires à accumulation des écoulements parle plutôt en faveur de la dernière hypothèse. C'est la raison pour laquelle la plupart des parties de cet ensemble n'ont pas été caractérisées sur le dos de la carte (annexe) comme zones dégradées, car cette caractérisation est réservée aux phénomènes liés directement à la présence humaine. Compte tenu du faible rendement d'azote depuis la sécheresse, de grandes parties de cet ensemble pourraient être considérées comme telle.

Situation pendant une année sèche

Conformément à la méthode indiquée dans II.2.2.4 et II.3.6.7, la production d'une année sèche a été déduite à partir d'une année moyenne. Les résultats sont résumés dans le tableau II.22 sous forme de moyenne pondérée par groupe d'unités présentées dans le tableau II.21. La biomasse de la strate herbacée diminue davantage pendant une année sèche que le rendement d'azote ; elle descend jusqu'à un pourcentage de 44 à 70 %, alors que le rendement d'azote n'atteint que 50 à 89 %. Les différences entre une année moyenne et une année sèche sont les plus grandes pour les unités septentrionales, où la différence en pluviosité entre p10% et p50% est également plus importante que plus au sud, et sur les unités où le ruissellement est le plus fort (C). L'humidification des sols pendant une année sèche est ici si peu profonde que la correction se situe dans la partie très pentée de la courbe (figure II.7).

Tableau II.22
Production pendant une année sèche par des pâturages intacts situés sur le trajet dans le centre du Mali, en comparaison avec une année moyenne (entre parenthèses : valeurs d'une année sèche en tant que fraction d'une année moyenne).

Surexploitation et dégradation

La situation présentée ci-dessus concerne des pâturages intacts, ce qui est trompeur, comme il a déjà été dit dans le cas des unités C. Le terme utilisé ici concerne l'absence de surpâturage, à moins de qualifier de surpâture toutes les exploitations sur des sols sensibles à l'encroûtement pour une pluviosité moyenne de 250 mm (II.5.6.4 ). C'est ainsi que la crête à sable vif de D11 (partie 1 de la carte, annexe) n'est pas indiquée comme surpâturée. Même sans exploitation, les parties les plus élevées de telles dunes risquent vraisemblablement de devenir mobiles, compte tenu de la pluviosité moyenne à cet endroit. Le simple fait que cette crête soit déjà visible sur les photos aériennes des années cinquante, alors que la partie mobile couvre une même superficie que pendant les années 1970 en est la preuve.

De grandes parties des diverses unités, notamment dans l'ensemble fluviatile sont nettement dégradées par le surpâturage. Ceci ressort des indications données dans le schéma II.5.

Les conséquences du surpâturage se différencient par substrat. Il faut pour cela faire une différence entre les unités avec une infiltration presque homogène et les unités à forte redistribution par ruissellement. Le premier cas concerne la plupart des unités de l'ensemble éolien, plus D11, D12, F10 et F20. Le surpâturage n'y entraîne pas une diminution de la capacité d'infiltration. I reste donc égal. La valeur de f monte cependant à cause d'un plus grand nombre de bétail, mais comme cette présence diminue le risque de feux, la valeur de f ne dépassera pas 0,5. N_b diminue alors dans une année moyenne jusqu'à 5 à 6 kg/ha dans l'extrême nord du trajet et jusqu'à environ 12 kg/ha dans le sud. Sans recherche comparée détaillée, ce phénomène est à peine identifiable pendant le travail sur le terrain, et d'autant moins par l'interprétation des photos aériennes. La situation est différente dans le cas d'une forte exploitation de longue date, quand les graminées C₄ à germination rapide sont remplacées par des dicotylédones C₃ à germination lente (figure I.7). La biomasse plus faible de la strate herbacée va de pair ici avec une teneur plus élevée en azote. Pour une pluviosité annuelle de 400 mm environ, le taux d'azote à la fin de la période de pluies, passe d'environ 7 à 10 g/kg, et la biomasse descend en-dessous de 1000 kg/ha. Ceci est le cas pour les zones dégradées autour des villages, situées notamment sur la partie 2 de la carte.

Dans les zones sensibles par nature au ruissellement, les conséquences du surpâturage sont beaucoup plus graves. Par compactage superficiel du sol, le ruissellement augmente, donc I diminue alors que f augmente. Pour une valeur de f de 0,5 et un coefficient de ruissellement qui croît jusqu'à une valeur de 0,6 à 0,7, N_b atteint finalement à peu près 5 kg/ha dans l'ensemble fluviatile. La biomasse moyenne sera alors environ de 250 kg/ha à la fin de la saison de croissance, une situation qui se présente dans certaines parties de la moitié sud du trajet. Tout d'abord, on assiste à une compensation par une production accrue dans les bas-fonds où la strate herbacée et les espèces ligneuses profitent de la concentration accrue de l'eau et donc de l'augmentation des éléments nutritifs. Lorsque le rendement d'azote des surfaces à ruissellement diminue jusqu'à la moitié (ou en-dessous) de celui des pâturages intacts, celui des superficies à concentration des écoulements monte jusqu'au double, c'est-à-dire jusqu'à 25 à 35 kg/ha. Pourtant, certaines unités ont déjà dépassé ce maximum théorique, notamment à proximité des villages où la pression du bétail est la plus élevée et où les espèces ligneuses disparaissent à cause de la coupe du bois. Des inondations de longue durée rendent de plus en plus difficile le développement de la strate herbacée dans les dépressions, alors que les pertes d'azote augmentent fortement par lixiviation et dénitrification.

Dans l'ensemble détritique, les sols peu profonds de la plupart des unités C et leur extrême sensibilité à l'encroûtement (sols limoneux) sont la cause de la dégradation et de son évolution rapide, déjà lorsque la charge de bétail est faible. De plus, les superficies à concentration des écoulements n'ont pratiquement pas de capacité de stockage pour l'eau. Les différences d'altitude à l'intérieur des unités peuvent atteindre de un à quelques mètres dans l'ensemble fluviatile, mais seulement quelques décimètres dans l'ensemble détritique (à l'exception de D11 et D12). Le résultat est que des unités C surexploitées dans le nord du trajet, présentent des rendements d'azote de 1 kg/ha ou moins ; alors que pour celles du milieu du trajet, il s'agit de quelques kg/ha.

Les unités C41 et C42 constituent une exception : de par leur position par rapport aux autres unités C et de par leurs sols relativement profonds, elles peuvent être comparées à des aires avec accumulation des écoulements de l'ensemble fluviatile. Dans la seconde moitié des années 70, des parties de C42 ont atteint le rendement maximal cité ci-dessus, de 25 à 35 kg/ha ; C41 semblait dépasser de loin ce maximum à cause de la sécheresse et du surpâturage.

La stimulation des espèces ligneuses ne s'effectue pas exclusivement par concentration supplémentaire d'eau dans les bas-fonds. Ce phénomène se produit également lorsqu'une pâture continue intensive, offre peu de possibilités de développement à la strate herbacée. Ce processus d'embroussaillement se manifeste de manière importante sur le trajet, là où à proximité de plaines d'inondation ou de régions irriguées, la nappe phréatique est peu profonde et où la pâture intensive empêche la concurrence pour les éléments nutritifs de la strate herbacée. Ceci est le cas dans les zones de transition des unités E et F vers les unités G (E72/G11, F46/G20, F33/G12, etc. ; voir carte en annexe) et pour l'unité F46 dans son ensemble. La production de la strate herbacée est de peu d'importance dans ces régions, mais la production de pâturage aérien y est importante. L'accessibilité de la broussaille est cependant difficile et de nombreuses espèces d'arbustes sont à peine broutées, surtout où les bovins dominent l'élevage.

Situation avant la sécheresse

Sur la base de données bibliographiques, du schéma II.5 et de la figure I.9, il est possible d'obtenir une vue générale du recouvrement ligneux et de la contribution des graminées pérennes à la biomasse de la strate herbacée, par les espèces avant la sécheresse des années 70. Ensuite, à l'aide des équations II.7 et II.17, il est possible de calculer le rendement d'azote. Après réajustage du taux d'azote indiqué dans la figure II.3 basée sur la contribution des graminées pérennes, qui présentent à la fin de la saison de croissance un taux d'azote de seulement 4 g/kg, il est possible de calculer la biomasse. Ceci a été fait pour les unités du tableau II.21. La production annuelle de fourrage ligneux a également été estimée. Les résultats sont mentionnés dans le .

Pour effectuer le calcul, on s'est basé pour les unités E, D, C et F sur une pluviosité moyenne annuelle de respectivement 400, 315, 385 et 450 mm, ce qui permet la comparaison avec le tableau II.21.

La différence avec les pâturages intacts dans la seconde moitié des années 70 est surtout importante pour les unités C et F. Pour ces deux unités, le rendement d'azote était respectivement supérieur de 2 et de 1,3 fois, la biomasse de la strate herbacée était supérieure de 2,9 et 1,4 fois et la production de pâturage aérien était supérieure de 1,5 et 1,3 fois. Une vérification de ce calcul théorique est uniquement possible pour le ranch de Niono (unités F), situé à mi-chemin de la quatrième partie de la carte (voir annexe), pour une pluviosité moyenne de 550 mm/an : à l'époque la production de la strate herbacée était, sur ces unités, en moyenne de 3500 kg/ha (Boudet & Leclercq, 1970), ce qui correspond bien à la valeur estimée.

Les différences par rapport à il y a 20 ans, sont encore plus grandes à présent, C et F étant notamment les unités fortement dégradées. De plus la mortalité des espèces ligneuses s'est poursuivie au début des années 80. Au ranch de Niono, 2/3 du recouvrement ligneux a été éliminé !

Le tableau II.23 ne reprend pas les unités G, car il n'est pas possible pour ces unités de faire un retour en arrière théorique. Pendant la période d'observation, elles n'étaient pas encore très touchées, mais lors de travaux ultérieurs sur le terrain, il est apparu que la population des graminées pérennes au début des années 80 s'est perdue par suite de sécheresse et de surpâturage.

Tableau II.23
Situation des pâturages intacts pendant une année moyenne, sur le trajet dans le centre du Mali, avant la sécheresse des années 1970.

Terres cultivées

Le riz est de loin la culture principale dans les zones irriguées (G20), et le mil dans l'agriculture pluviale (notamment E72, E 73, F20, F31, F32 et F33).

La production totale de la biomasse sera généralement un peu plus élevée que pour un champ intact, à cause du travail du sol, l'apport de quelque engrais et une moindre concurrence avec les espèces ligneuses.

Dans la culture actuelle du riz, la production de paddy est en moyenne environ de 2000 kg/ha avec 4000 kg/ha de paille. La production totale d'azote sera largement de 30 kg/ha, donc un peu plus que dans G12, avec lequel on peut le mieux comparer les surfaces irriguées (tableau II.21). Après déduction pour la consommation humaine de l'azote dans le paddy, il reste moins de 20 kg/ha pouvant servir à l'alimentation du bétail. C'est moins que ce qui est disponible en G12, mais environ 1,5 fois plus que ce qui serait disponible sans irrigation (15 à 20 contre 10 à 15 kg/ha ; tableau II.21).

La production de grain de mil sur le trajet est en moyenne de 350 kg/ha et la production de paille de 2450 kg/ha. Le rendement total d'azote sera en général de 16 à 17 kg/ha, environ 4 kg/ha de plus que pour des terres de pâturage. Mais après déduction de l'azote du grain, il reste 2 kg/ha de moins pour la consommation animale.

Partie II.4 et II.5
Partie III
Partie IV, bibliographie et annexes