L’objectif de ce travail est d’établir des cartes de la salinité à différentes profondeurs du sol d’une palmeraie située aux portes du désert Algérien, afin de mettre en valeur les zones  les plus affectées par un phénomène qui ne cesse de progresser dans le monde (Szalsblocs, 89).
 
Le logiciel Arcmap 9.1 a été utilisé pour faire une spatialisation  de  la conductivité électrique (CE) en relation avec la fraction fine. L’étude s’est déroulée sur une année dans une station expérimentale (ITDAS) située sur le piémont sud de l’atlas saharien, où plusieurs échantillons ont été prélevés afin d’étudier la moyenne de la conductivité dans le temps (Job et Benhassine, 1990). La méthode utilisée est l’interpolation IDW.
 
Les résultats obtenus démontrent d’une part l’intérêt de l’utilisation de cette technique  pour l’étude de la spatialisation des sels dans les milieux arides (Panagopoulos et al, 2005), et d’autre part, la  possibilité de réaliser une  cartographie prévisionnelle et rapide prête à l’exécution.

La salinité est un phénomène mondiale qui affecte 1 billion d’hectares, soit 7% de la surface terrestre (Ghassimi and al, 95).D’après servant (1976) l’origine des sels est diverse (géologique, marine, éolienne et  anthropique).
 
La salinité est aussi un facteur de désertification qui ne cesse d’intéresser les chercheurs, vu l’ampleur qu’il est entrain de gagner depuis plusieurs décennies. Cependant, beaucoup pensent que de vraies statistiques répondant à des critères de gestion existent peu (Gupta et Abrol, 1990).
 
Les  dommages de la  salinisation sont connus dans les pays du Maghreb (Djili et al, 2003). La rareté de la pluie, la proximité de la nappe et l’irrigation mal gérée accroissent les risques de destruction des sols. Malgré les campagnes de prévention contre la problématique de contamination des surfaces agricoles avec les eaux des nappes, les règles ne sont pas toujours respectées (Hachicha et al, 1994).

Une bonne gestion du milieu naturel doit passer par une bonne connaissance du terrain. La cartographie est un outil non négligeable pour mettre en valeur les potentialités d’un environnement  et ses contraintes.
 
L’avantage de la cartographie  numérique   des sols est sans doute un moyen de projeter dans l’avenir la  lutte contre les phénomènes, entre autres, d’hydromorphie, de salinité et  de vertisolisation.
 
Mais, pour ce faire il va falloir penser à créer des banques de données sur les caractéristiques des sols tels que la granulométrie, l’humidité des sols et  la capacité d’échange cationique.
Ces données doivent obéir aux critères de spatialisation afin de faciliter leurs traitements avec les nouveaux outils que sont les systèmes d’information géographiques (Burrough, 1986).

Le prélèvement des échantillons s’est effectué de la manière suivante :
- partage de la parcelle en 24 îlots.
- prélèvement à la tarière, dans chaque îlot, des échantillons selon deux profondeurs, 0 – 30 cm et30 – 50 cm.
- les points d’échantillonnage  sont éloignés les uns des autres de 30 à  50 m.
Les  prélèvements sont étalés sur une année et concernent six campagnes :
-l’année 2006 : mai, juillet, octobre, décembre
-l’année 2007 : février, avril

Les analyses sont déterminées comme suit :
Le calcaire : calcimètre de Bernard. La matière organique : méthode  Anne  (MO%= CO*1.72). Le pH : méthode électro-métrique (le rapport terre/eau est  de1/1.5). La granulométrie : méthode internationale. Fractions fines : pipette Robinson. La CE :   conductimètre (le rapport  terre eau utilisé est de 1/5 à 25°C).  Les  chlorures : méthode Mohr. Le sodium: spectrophotométrie à flamme.

Après avoir scanné la plan de masse de la parcelle, on a  géoréférencé la carte topographique pour pouvoir procéder à l’interpolation des résultats avec spatial analyst. Les résultats  des analyses des sols obtenus au laboratoire  sont ensuite introduits dans la base de donnée d’Arcview au fur et à mesure que les points étaient crées sur le fond.

Les cartes thématiques  de la CE et de la fraction fine sont  interpolées avec spatial analyst; méthode : IDW (Inverse Distance Weighted).
La carte fausses couleurs est réalisée avec ENVI 4.2
La carte d’Algérie, la carte du drainage et la carte d’aménagement sont réalisées  avec Arcview 3.2
L’analyse des statistiques est faite avec le logiciel Statistica 5.
Le semi-variogramme est réalisé avec le module de géotraitement d’Arcmap 9.1.

Il s‘agit d’une parcelle de 3000 m²  appartenant à l’institut technologique du développement de l’agriculture saharienne (ITDAS) d’Ain Benoui, Biskra.  Elle  est occupée par une palmeraie irriguée, et se situe à 10 km à l’ouest de Biskra (fig.1). Son altitude est de 116 m.  Ses coordonnées géographiques sont : 34°48’ 30’’N, 5°39’13’’E.

La région appartient  à l’étage bioclimatique aride à hiver chaud. La pluviométrie moyenne est de 125 mm, avec des maxima de 21 mm, en hiver et des minima de 0.38 mm, en été. Les températures sont très élevées en été (40°) et modérées en hiver (8°).
 
Le sirocco, vent chaud du sud, souffle en période estivale et se caractérise par son action nuisible sur les plantes. Il a un  pouvoir évaporant très important et capable de déposer les sables et poussières sur de grandes superficies. L’augmentation de l’irrigation est le seul moyen efficace pour lutter contre ce fléau.
L’évapotranspiration est très importante et présente une moyenne 238 mm par an.

Les reliefs qui dominent la zone d’étude sont les crêts du crétacé, au nord de la combe du djebel Boughzel. Au sud, s’étendent les glacis polygéniques qui constituent la transition entre les ensembles telliens et espaces-plans du désert. La station d’Ain Benoui est située sur la flexure atlasique qui court  de Tunisie jusqu’au maroc. D’après Gouskov (1964), ce sont les calcaires et les marnes qui dominent, viennent ensuite les grés. L e quaternaire est bien représenté, avec plusieurs niveaux de glacis encroûtés (gypse et calcaire) Ces derniers sont surmontés  de dunes de sables, d’alluvions, d’éboulis, croûtes calcaire, de gypse, et d’efflorescences salines au niveau des sebkhas.
C’est un milieu très marqué par l’érosion mécanique et hydrique. Le réseau hydrographique est dense.
La région de Biskra repose sur quatre unités aquifères :
-la nappe phréatique du quaternaire
-la nappe profonde albienne (1500m à 2500m)
-la nappe des calcaires de l’éocène et sénonien
-la nappe des sables du moi-pliocène (60 m)

L’examen de l’image Landsat 2003, fausses couleurs (RGB Bandes 4, 3,2) (fig 2) montre un aspect désertique de la zone .Les parcelles en rouge vif sont des palmeraies qui subsistent grâce à l’irrigation .Les surfaces à fortes reflectances sont les glacis emboîtés du piémont sud de l’atlas saharien. Ils sont nappés de matériaux colluvionnaires, deb-deb et de sables (les coordonnées de l’image sont en UTM, zone 31).

Elle est de forme triangulaire et se situe en dessous de la route nationale n°31 Biskra-Tolga    (fig. 3).  Les échantillons sont prélevés d’une manière systématique selon une grille assez régulière (Job et al, 1990) entre 30 et 50 m (fig.4). Chaque échantillon a été prélevé du sol selon deux profondeurs (0-30cm et 30-50 cm).

Cette manière de procéder répond aux critères de la spatialisation des éléments à étudier  et minimise les erreurs d’interpolation.

Généralement les sols de cette région sont des typic torripsamment hyperthermic (USDA, 1999) .Ils sont de type AC à structure polyédrique en surface et massive  en profondeur .La couleur est 10YR. Le taux de calcaire moyen est de 19%.Le gypse est faiblement représenté avec 2%. La matière organique est inférieure à 2%. Ce sont des sols faiblement organiques.
Le sodium et les chlorures présentent des moyennes respectivement de  1.1 méq/100g et 4.05méq/100g en surface et 0.9 méq/100g et 4.5 méq/ 100g.
 
Parmi les contraintes qu’on rencontre le plus souvent dans cette région, ce sont les croûtes et les encroûtements gypseux et calcaires  qui se trouvent au niveau des racines des plantes. Ils constituent des amas nocifs freinant le cycle biologique des sols (Pouget, 68).

L’eau d’irrigation  joue un rôle néfaste  dans les milieux arides, où l’évaporation est importante, en accumulant les sels solubles  dans les sols (sodium, chlorures, potassium, etc.).  Pour qu’une eau ne soit pas nocive il faut que sa conductivité électrique soit inférieure à 1,7 dS/m.
L’eau utilisée pour l’irrigation de la station provient de la nappe des sables (mio­-pliocène), située à 60 m de profondeur.
L’analyse de la conductivité électrique de cette eau a montré que les valeurs sont constantes (plus de 5 dS/m en moyenne par an) (tab.1).

Ces valeurs sont excessives  et peuvent engendrer une salinisation secondaire intense des sols.

La salinité du piémont de Biskra peut avoir plusieurs origines (diapir d’El Outaya, dépôts éoliens et  nappe phréatique). Les sols contaminés par les sels présentent une instabilité structurale avec une importante dispersion colloïdale. La perméabilité se trouve alors  affectée  ( Cheverry, 1972 ).
Les sols salins se rencontrent partout dans le monde. En Algérie, on les trouve surtout en zones arides et semi-arides (Halitim, 1988). Généralement on estime la salinité d’un sol à partir de  mesures faites sur la conductivité électrique (Corwin, 2005).

 La conductivité électrique  présente des moyennes relativement faibles (inférieur à 2 dS/m) avec des pics dépassant le seuil toléré (supérieur à 4 dS/m).

Le coefficient de variation montre que la conductivité électrique a une variabilité moyenne 47% et 45% (tab.2).

Les données ponctuelles de la CE et de l’argile  sont interpolées avec l’extension spatial analyst . Les cartes obtenues (fig.5 et 6) montrent  que les deux  profondeurs de la parcelle  présentent la même spatialisation de la conductivité électrique.

La salinité  est surtout concentrée au sud de la parcelle  avec des valeurs dépassant 4 dS/m .Par contre, le  nord est moins touché. Cette répartition semble en conformité avec la répartition des taux d’argile (fig.7et 8), surtout concernant la profondeur 0-30 cm.

La corrélation de la CE avec la fraction fine  est positivement significative  (fig.9) avec r = 0.67 ; et vient confirmer  la spatialisation obtenue avec l’interpolation. Cette relation CE-fraction fine a été signalée par plusieurs auteurs maghrébins  dont  Hachicha et al (1994).

Pour mieux estimer la distribution et la validité de notre échantillonnage, on a soumis la base de données de la CE de l’horizon 0-30 cm au géotraitement statistique. Avec le modèle sphérique, on a obtenu un semi-variogramme  théorique.       

Ce semi-variogramme (fig.10) présente un effet pépite nul, ce qui signifie qu’il y a une marge d’erreur infime au niveau de l’échantillonnage et des analyses au laboratoire. Quant à la portée, elle est d’environ 50m; ce qui signifie qu’au delà de cette distance les valeurs de la conductivité sont indépendantes et qu’il est inutile de faire un échantillonnage à une distance de moins de 50m.
La carte du semi-variogramme montre deux directions préférentielles de la variance de la  salinité; nord-ouest sud-est (variance importante)  et nord-est et sud-ouest (variance faible).

La minéralisation de l’eau a provoqué une salinisation des horizons, surtout en chlorures (+ 4 éq/100g).
Le sud de la parcelle est le plus exposé à la salinité, comme c’est mis en valeur par les cartes  de la CE. Beaucoup de facteurs peuvent expliquer cette situation :
-         la présence d’argile
-         apport des sels solubles par irrigation
-         la pente
-         mauvais drainage
 
Il apparaît que la fraction fine (argile + limon) soit associée à la conductivité électrique. Cette dernière a une distribution verticale  homogène, ainsi que l’argile. Leur association est déterminée par le coefficient de corrélation r = 0.67. On peut dire que les deux éléments sont liés dans l’espace, grâce aux propriétés physiques de l’argile, qui emprisonne les ions dans sa micro porosité. (Corwin et al, 2005).
 
Par ailleurs, la partie nord renferme moins de salinité. C’est une zone où la texture est plutôt légère. Les sels ne se fixent pas à cause de l’importante porosité. Ils sont drainés par les apports d’eau de l’irrigation  et  de la  pluviométrie.
La relation argile-salinité est une fois de plus démontrée par l’étude statistique  et nous constatons que la texture lourde constitue un réservoir de sels solubles grâce au captage par adsorption des ions.
 
Le modèle statistique du géotraitement démontre toute son  utilité dans  la validité de l’étude à travers sa courbe établie avec le modèle mathématique et détermine les distances à partir desquelles  l’échantillonnage est indispensable et la met en valeur direction de la variance de la salinité.

Tenant compte de la salinité  des eaux  d’irrigation, les gestionnaires de la station  ont  installé un réseau de drainage (fig.11) pour évacuer les eaux excédentaires  et parer à la recharge de la nappe phréatique.
La partie nord, où sont installés les drains,  échappe aux phénomènes de salinisation.
La partie sud, qui  s’est individualisée avec une conductivité électrique élevée, présente une texture lourde et ne comporte pas de drains.

A l’aide des requêtes d’Arcview 3.2, on a pu ressortir la surface qui présente la combinaison argile-CE élevée. Cette dernière correspond à la partie non drainée (fig.12).
L’installation d’un système de drainage  est urgente à ce niveau de la parcelle, afin d’éviter l’aggravation de la salinité. Ce système aura pour but de :
-         lessiver les sels en excès
-         alléger la texture
-         éviter l’hydromorphie.

Cette étude a permis  de mettre en valeur la spatialisation  de la conductivité électrique à partir des données de laboratoire.
 
Des cartes thématiques sur la conductivité électrique et l’argile ont pu être établies et leur comparaison a montré qu’il existe un lien étroit  dans leur distribution. L’étude statistique a confirmé cette tendance, en démontrant une forte corrélation spatiale entre les deux éléments.
 
L’irrigation est  un facteur de contamination  non négligeable dans la station d’Ain Benoui. Le mauvais drainage et la texture lourde ont beaucoup affectés la zone sud. Des actions d’assainissement pourraient diminuer considérablement la teneur en sels des sols dans cette partie de la parcelle.
 
Cette étude a permis aussi de faire la lumière sur l’intérêt de l’utilisation des puissants calculs du logiciel Arcmap  pour interpoler les aspects pédologiques  des milieux arides et  pour faire des requêtes afin de créer des cartes d’aménagement. 
 
Par ailleurs, le semi-variogramme s’avère un outil important dans le diagnostique de l’échantillonnage (distance, prélèvement, erreurs) et dans la variabilité spatiale de l’élément étudié.

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