Eaux d’irrigation et comportement des cultures sous palmier dattier dans l’oued righ

Eaux d'irrigation et comportement des cultures sous palmier dattier dans l'oued righ

Eaux d'irrigation et comportement des cultures sous palmier dattier dans l'oued righ (Sud-Est algérien)

Merrouki Kamel.1, Cherfouh Rabia.1, Derridj Arezki1.
(1) Faculté des Sciences Biologiques et des Sciences Agronomiques. Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou, Algérie.

Introduction

La gestion des eaux dans les régions sahariennes demeure une référence historique et culturelle des populations des oasis. Une eau rare associée à un climat aride et un environnement hostile sont les facteurs principaux ayant participé à forger un comportement, une gestion et des techniques d'irrigations spécifiques. A la large panoplie de techniques hydrauliques correspond une grande variété de territoires oasiens et de paysages agraires [2, 17]. Les puits à balanciers (Touat, Ouargla), la noryia ou saniya (M'zab, Oued-Righ), les fougarat ou Qanate (Adrar) et les Ghouts (Oued Souf) sont autant d'exemples symboliques d'ingéniosité, d'organisation, et d'utilisation rationnelles d'une ressource rare et précieuse [6]. La volonté des états, leurs soucis de maîtrise et de développement des étendues sahariennes ont abouti une stabilisation des populations, une croissance démographique importante et sédentarisation des tribus nomades [2,4, 18].
Les oasis ont toujours été perçues comme symboles de gestion d'une eau rare, les techniques hydrauliques adoptées ont créée un paradoxe au Sahara : des oasis malades de trop d'eau! [3,14]. L'accroissement des débits fournis et la forte minéralisation des eaux ont eu des conséquences directes et à plusieurs niveaux ; une baisse du niveau piézométrique de la nappe du CT et la disparition de l'artésianisme, la remontée des nappes phréatiques, le drainage déficient et la salinisation des sols, limitation des espèces cultivées sous palmiers et réduction des rendements en dattes. Le taux de renouvellement de ces nappes ne dépasse pas 15% en Tunisie [16] et en 5% Algérie [21]. Le caractère peu renouvelable de ces aquifères posent le problème de longévité des formes actuelles de développement et les contraintes que subit le milieu inquiètent la pérennité du système oasis.

1. La Palmeraie d'Oued Righ

La vallée d'oued righ, première région dattière du Sahara, est une vaste dépression allongée dans le sens Sud-nord. La topographie est une espèce de gouttière qui s'abaisse progressivement de la cote +100m à El Goug à la cote – 36m atteinte à chott Melghigh. L'aridité du climat, les formations salifères profondes, l'eau d'irrigation et le relief font que les sols salés occupent de vastes étendues.
L'incidence des apports d'eau sur le milieu n'a pas été suffisamment évaluée pour deux raisons évidente : la première c'est le fait que les inquiétudes exprimées par agriculteurs et les techniciens ne sont pas prises en charges par les pouvoirs publics, la seconde est que la réponse du milieu naturel à l'augmentation des débits n'est instantanée. A l'échelle des exploitations agricoles et de leur environnement, des conséquences ont été constatées suite à la mauvaise gestion de l'eau.

  • les remontées de la nappe phréatique, affaissement des fossés de drainage, l'engorgement des parcelles et le dépérissement de millier de palmiers dans le Souf, Oued Righ et la cuvette d'Ouargla.
  • la salinisation des sols, et la chute des rendements du palmier dattier qui ne dépassent guère les 50 kg/palmier.

2. Les Eaux d'Irrigation :

L'oued Righ fait partie d'une grande dépression piézomètrique à axe subméridien centré sur le point le plus bas à chott melghigh. Cette dépression renferme dans son sous sol les deux plus important systèmes aquifères du Sahara : le complexe terminal et le complexe intercalaire. Cependant et à la faveur de l'activité humaine il Alimentée par les pluies et les infiltrations des systèmes d'irrigations, elle affleure à la surface du sol en plusieurs endroits de la vallée et ces eaux sont d'une salinité excessive (13g/l).
La nappe du complexe terminal (CT) est composée de trois couches d'aquifères, première nappe d'âge du pliocène supérieur, la deuxième nappe composé de sables hétérogènes d'âge miocène inférieur et très exploitée dans toute la vallée et la troisième nappe ou nappe des calcaire de l'éocène inférieur peu exploité. Le CT est le système le plus exploité. Il est capté à partie de 65m à 300m pour le miocène et jusqu'à 420m pour l'éocène avec un débit moyen des puits allant de 25 à 45l/s [9]. La nappe du continental intercalaire est constituée d'une lithologie caractérisée par des grés hétérogène. Elle est captée à une profondeur allant de 1760 dans la partie Sud et à 2200m dans la partie Nord de la vallée [7].

L'aquifère CI ou albien est très volumineux il s'étend sur une superficie de 600000 km2, son eau coule à même le sol dans la partie sud à Tinhert et Tadmait et plonge à plus de 1000 m de profondeur dans l'erg oriental : Oued Righ et Oued Souf. L'eau du CI dont la température à la sortie des forages artésiens avoisine les 60 °c est impropre à l'irrigation directe [7]. Le résidu sec est moins de 3 g/l, le SAR est compris entre 4 et 7,1 et le faciès chimique est de type sulfato-chlororé.
Le CT de moindre importance s'étend sur près de 350000km2 et englobe un ensemble de nappe constitué dans les formations du miocène, éocène et du sénonien. La conductivité électrique des eaux du CT varie d'une partie à une autre de la vallée et leur faciès chimique est de type chloruro-sodique à sulfato-calcique, leur résidu sec varie de 3 à 8,5 mg/l et le SAR est toujours inférieur à 10 [9].
Les eaux de drainage de la vallée de oued righ sont collectées par un canal qui la traverse du sud au nord et qui se jette dans le chotte Merouane. Au sein des palmeraies d'el arfiane les eaux de drainages sont de salinité 2 à 3 fois supérieures à celle de l'eau d'irrigation soit 11,0 à 15,5ms/cm. Les eaux de drainage arrivent au chott avec une CE de 170 ms/cm.
Tableau 1. Variation de la salinité des eaux du CT dans la vallée de Oued Righ.

3. Le climat :

La station d'el arfiane lieu d'expérimentation se situe au centre de la vallée d'oued righ, daira de djamàa wilaya d'el oued sur altitude de plus de 25 m, longitude de 6° E et latitude de 33° 37'. Le milieu est caractérisé par un climat aride avec une pluviométrie le plus souvent inférieure à 100mm.
L'évapotranspiration cumulée pour les mois de juin, juillet et août représente près de 50% à l'échelle annuelle. Cette dernière calculée par la méthode turc est de 1513,22mm pour la la palmeraie de Touggourt, limite Sud de la vallée de Oued righ [8].
L'ETR à l'intérieur de l'oasis manifeste une grande variabilité due soit aux effets de bordure soit à une hétérogénéité de l'insolation au sol d'un point à un autre [15]. Il s'ensuit de ces constatations que tout pilotage de l'irrigation en fonction de la pluie est impossible et que toute activité agricole est dépendante de la présence de l'eau.

4. Les sols

Les sols des palmeraies de l'Oued Righ alluviale, colluviale et éolienne. Ils sont issus de l'altération des affleurements géologiques du quaternaire et du miopliocène. Les phases successives d'érosion et de transport ont installé sur le fond de sédimentation de la vallée une hétérogénéité texture des sols. On admettant que la période d'assèchement du Sahara est survenue après la dernière glaciation du quaternaire, la mise n place des sols serait alors liée à la période du Soltanien [5].
Un nombre important de classe de sols a été observé dans les régions sahariennes : minéraux bruts, peu évolués, hydromorphes, sonlontkhaks et hypersolonstchaks. La salure des sols est de type sulfato-calcique à chloruro-sodique et les carbonates et bicarbonates sont nulles ou faibles dans le profil. A la profondeur supérieure à 70cm, zone sous l'influence de la nappe phréatique on constate la présence des encroûtements gypseux ou gypso-calcaires [9].

5. Impacts des eaux du CT sur la salinité du sol et la production de la luzerne sous palmier dattier à la station d'El-Arfiane :

L'objectif de cette expérimentation est de connaitre le comportement d'une culture fourragère prédominante dans les oasis, de décrire la variabilité spatiale et temporelle des sels et de montrer le rôle de l'Homme par la conduite des irrigations dans les mécanismes d'équilibre de la salure du sol. La salinité du sol se réfère la teneur en sels solubles contenu dans les eaux d'irrigation ou dans le sol [13]. Dès le milieu du deuxième millénaire en Mésopotamie les scribes chargés de la taxation des terres différenciaient la dégradation par les sels qui n'affecte pas le travail du sol de celle qui détruit la structure des agrégats [12, 20].
La littérature indique une relation rectiligne entre la salinité et les rendements des cultures, l'élévation de la salinité est suivie d'une réduction des rendements des cultures [10, 23]. Pour maintenir une agriculture prospère, l'impact de ce phénomène sur l'environnement et le développement des espèces végétales doit être analysé. Les moyens mis en oeuvre, forages et extensions des périmètres remettent en effet en question les équilibres entre les sols, les eaux et la végétation [11, 23]. Le changement du comportement de l'agriculteur irrigueur par la variation des doses d'irrigation et des fréquences d'irrigation, est préconisé dans le but d'atténuer la contrainte saline du sol.

5.1. Matériel et méthodes

Nous avons mesuré les effets des eaux du CT (CE=7,8ms/cm) on utilisant 3 doses d'irrigations (D0=RFU, D1=1,15RFU, D2=1,30RFU) combinées à 4 fréquences d'irrigation (F1=0,75RFU, F2=RFU, F3=1,25RFU, F4=1,5RFU) sur les rendements de la luzerne (Medicago sativa L.) de la variété locale Timacine et la salinité du sol. Le facteur dose a un caractère quantitatif qui inclut une part d'eau destinée à lessiver les sels. Le facteur fréquence est d'ordre qualitatif car il introduit un calendrier d'irrigation en fonction des données climatiques. Ces deux facteurs ont été définis sur la base des données recueillies en milieu agricoles.
Les paramètres d'analyse étudiés concernent, la salinité du sol mesurée périodiquement sur la base de l'extrait aqueux (rapport 1/5) et les rendements réalisés par la culture à chaque coupe pour chaque traitement. L'action de la salinité du sol sur le fonctionnement des plantes s'apparente à celle de la sécheresse du sol. Au fur et à mesure que la teneur en sel augmente, l'eau du sol est de moins an moins disponible pour les plantes à cause de la diminution du potentiel osmotique. Il résulte une perturbation à court terme de leur état hydrique et de leurs échanges gazeux et à long terme de leur croissance et de leur rendement [13, 23]. Une conduite adéquate des irrigations est un atout pour la réalisation de rendements optimum et du maintient des cultures au sol.

Qualité des eaux d'irrigation et de drainage

Les eaux utilisées pour l'irrigation du palmier dattier et la culture de luzerne proviennent d'un forage creusé dans la deuxième d'une profondeur de 180m dans les couches du miopliocène. Leur conductivité électrique est de 7,3 ms/cm, le pH=7,6 est faiblement alcalin et le résidu sec est de 6,8 g/l. le rapport Cl-/SO4- est compris entre 0,2 et 1 donc, le faciès chimique de ces eaux est sulfaté-chloruré [19]. Les anions sont représentés par l'ion SO4--et les cations par l'ion Na+. Ces eaux renferment des quantités élevées de Ca++ et Mg++et sont dépourvues de carbonates. En revanche les éléments fertilisants majeurs potassium et azote sont nettement insuffisants.
Les eaux de drainages circulant dans les drains primaires des parcelles de l'essai ont un résidu sec de 15,2 g/l et un pH de 7,9. Leur analyse nous fait constater une concentration supérieure de tous les éléments chimiques en raison de l'opération de lessivage. La nappe phréatique est permanente et maintenue à une profondeur oscillant entre 0,8 et 1,2m grâce à un réseau de drainage à ciel ouvet lié au collécteur. La CE des eaux de drainage circulant dans les drains primaire de la palmeraie varie de 11,5 à 14,8 ms/cm.
Tableau 2. Composition de l'eau d'irrigation et de drainage de Palmeraie d'el arfiane (ppm).

Le SAR est compris entre 6 et 12 et une CE de 7,3 ms/cm implique que ces eaux ont un risque d'alcalinisation nul. Elles sont classées dans la classe C4S1 par la classification américaine 1954 et leur utilisation présenterait de sévères problèmes selon classification FAO [1].

Caractéristiques des Sols

L'analyse de laboratoire montre que le sol des la station d'el arfiane est caractérisé par une composition texturale à prédominance de sable, les limons et les argiles représentent moins de 10%. La texture du sol est de type sableuse à limono-sableuse sur le triangle international. La solution du sol est faiblement alcaline. Elle est dominée par les cations calcium, sodium et les anions dde sulfate et de chlore. Le taux de matière organique est faible (1,8 et 0,85 %), en azote, en phosphore et potassium. La CEC est faible et varie de 4,2 à 3,8 méq/100g de terre. La densité apparente déterminée par la méthode du cylindre est souvent comprise entre de 1,18 et 1,25 g/cm3
Tableau 3. Analyse physicochimique du sol station d'el arfiane.

5.2. Résultats et discussion

Profil de la salinité en milieu paysage
La comparaison faite selon la profondeur du sol des terrains irrigués et non irrigués montre entre que le profil salin se présente de manière inversée. Dans le cas des terrains irrigués le mouvement descendant des sels entraînés par les eaux d'irrigation fréquentes et plus important, ce qui donne un profil de salinité croissant de la surface aux couches profondes. En absence d'irrigation et d'une pluviométrie insuffisante, la situation dans les terrains non irrigués est contraire. Le mouvement ascendant des sels est dominant, il est stimulé par la forte demande climatique et les remontées capillaires d'une nappe phréatique permanente proche de la surface.
Tableau 4. Profil salin des terrains irrigués et non irrigués

Ce profil contradictoire est justifié pour la profondeur allant de 0 à 60cm. En effet au-delà, la salinité des couches profondes est sous l'influence de la nappe phréatique et les résultats d'analyse de la CE sont proches.
L'irrigation gravitaire par planche est la technique la plus répondue dans la palmeraie traditionnelle et moderne d'Oued Righ. La dimension des planches est généralement de 90m sur 7m pour les plantations de palmier dattier de 9x9m. Le suivi de la salinité le long des planches a montré l'existence d'un gradient de salinité variable de l'amont à l'aval. Le profil salin déterminé décroit de l'amont vers l'aval. La variation de la CE du rapport 1/5 est de l'ordre de 0,7 à 2,3 ms/cm et il est lié essentiellement à la répartition de la main d'eau et du nivellement des parcelles.

Tableau 5. Le profil de salinité le long des planches d'irrigation.

Sur le plan latéral, entre deux palmiers espacés de 9m, la salinité des couches du sol est peu variable. En revanche la partie non irriguée comprise entre le palmier et le drain montre une salinité plus élevée et un profil salin inversé. La partie du terrain n'est touchée ni par les travaux agricoles, ni par les irrigations, constituerait une source de salinisation des planches d'irrigation par mouvements latéraux des eaux en cas de pluies.

Impact des facteurs doses et fréquences d'irrigation sur la salinité du sol

Les doses de lessivages appliquées ont amélioré les conditions de salinité du sol. La salinité des parcelles ayant subi des doses de lessivage de D2 est en moyenne de 3,56ms/cm sur dans la couche de 0 à 60cm, alors que pour les doses de lessivage de D0 et D1 la CE moyenne pour la même profondeur est respectivement de 5,93 et 4,5 ms/cm.
Ceci montre qu'une dose de lessivage à 15% de la RFU entraine une baisse de salinité de l'ordre de 6,05%, ce qui peut affecter nettement les rendements des cultures. Cependant l'influence des doses de lessivage se limite à une certaine couche du sol, en raison de la présence de la nappe phréatique et de la forte demande climatique.
La salinité du sol est aussi sous l'influence de la fréquence d'irrigation. Les fréquences F1 et F2 ont un effet perceptible et mettent en valeur le rôle efficace des doses de lessivage. La partie du sol de 0 à 60cm montre une salinité assez réduite les fréquences F1, F2 et F3 et développent une salinité inférieur à 22ms/cm, cette salinité est largement répondues dans les sols des palmeraies avoisinantes. Dans ce cas le nombre de jour réparant 2 irrigations consécutives correspondrait en période de pointe (période estivale) à un écart de 4 à 8 jours pour une évapotranspiration moyenne de 8 à 14mm/j. La fréquence d'irrigation F4 induit quelque soit la dose d'irrigation employée une élévation importante de la salinité du sol variant de 23 à 28ms/cm. En termes pratique si l'écart entre les irrigations est important la salinisation du sol est inévitable même si une forte dose d'eau est apportée.

Rendements de la Luzerne :

Les rendements observés durant trois années indiquent que la culture de luzerne subit les contraintes du milieu surtout pour sa mise en place. La première année enregistre des rendements faibles, inférieur à 3kg/m2. Le nombre de coupes réalisées dans l'année est de 6 et le rendement de chacune d'elle est fonction des conditions climatiques. Le développement de la luzerne et le nombre de coupe sont fonction de la saison.

Les parcelles irriguées avec une dose D2 et une fréquence F1 réalisent 5 à 6kg/m2. La fréquence d'irrigation F4 est la moins performante les rendements obtenus sont les plus faibles et proches les une des autres de l'essai. Ces résultats confortent
ceux obtenus dans l'évolution de la salinité du sol. L'analyse des rendements sur la base des moyennes par parcelle montre que, nous avons une variation du comportement de la luzerne variable en fonction de l'âge et des conditions de salinité du sol.
La première année est caractérisée par des rendements proches et peu variables d'un traitement à un autre, c'est année d'installation de la culture. La production pour les différents objets de l'expérimentation varie de 1 à 3,6kg/m2. Indépendamment de la dose d'irrigation, nous distinguons le groupe 1 : regroupe les parcelles irriguées avec les fréquences F3 et F4 (1 à 2kg/m2), le groupe 2 : regroupe les parcelles avec des fréquences F1 et F2 (2,5 à 3,6 kg/m2).
La deuxième année en registre des rendements plus importants et oscillent entre 3 et 5kg/m2 avec une nette dominance des parcelles irriguées avec des doses D2. La production des parcelles irriguées avec D0 et D1 sont semblables quelque soit la fréquence d'irrigation adoptée. Le tableau 8 indique que la CE moyenne dans la zone racinaire de 0 à 60cm est variable d'une dose à une autre. La CE de l'extrait aqueux (1/5) est de 3,56ms/cm en moyenne pour les parcelles irriguées avec D2, alors qu'elle est de 4,44ms/cm et 5,94ms/cm pour celles irriguées respectivement avec D1 et D0.

Sur trois années d'observation, le meilleur rendement est de 5,360kg/m2 (soit 536qx/ha) il est enregistré au niveau des parcelles irriguées avec la dose D2 et la fréquence F1. Ce rendement maximum est le résultat des conditions optimales de salinités et de satisfaction des besoins en eau de la culture de luzerne.
L'analyse par facteur de la moyenne de production et des conditions de salinité classe en premier les facteurs D2 et F1. En terme de combinaison des facteurs, nous observons que la D1 associée à la F1 et F2 réalisent un rendement important .
Tableau 9. Répartition des rendements de la luzerne par selon la dose et la fréquence d'irrigation

Le classement des rendements associant l'action des deux facteurs de l'expérimentation, dose et fréquence, montre la dépendance du développement de la luzerne des conditions de salinité mais aussi sa tolérance à la salinité car elle maintient une production malgré dans les situations associant les faibles dose (D1, D0) et les fréquences importantes (F3, F4). Les rendements sont compris entre 3,6 et 3,1 kg/m2 et sont obtenus avec les fréquences d'irrigation F3 et F4 et les trois doses de lessivages considérées.
Tableau 10. Classement des rendements de la luzerne (kg/m2).

Conclusion

Les eaux utilisées pour l'irrigation des cultures sont puisées des deux aquifères CI et CT. Les taux de minéralisation de ces eaux sont nettement élevés et varient de 2 à 10g/l. la sauvegarde du milieu oasien revêt une importance particulière pour leur fragilité et la mobilisation généralisée de l'ensemble des ressources en eaux. Pour maintenir une agriculture prospère, l'analyse des contraintes et de leurs impacts, le choix des cultures et de leurs conduites sont les éléments majeurs de réponses.
La luzerne (Medicago sativa L.) de la variété « timacine » constitue la plante fourragère principale cultivée sous palmier dattier dans la vallée d'oued Righ. Elle a un rôle agronomique, économique et participe activement au développement de l'élevage grâce à son adaptation aux conditions de salinité et de sécheresse du milieu. Hors station, les agriculteurs réalisent 3 à 4 coupes par an avec des rendements de l'ordre de 3 Kg/m2.
Les résultats de cette expérimentation montrent que des conditions de salinité du sol, principale contrainte du milieu, peuvent être améliorées et permettre aux cultures sous palmier un développement optimal. Les rendements de la luzernière sont proportionnels aux doses d'irrigations et inversement proportionnel au temps entre deux irrigations jusqu'à une certaine limites pour les fractions F1 et F2. Les doses d'irrigations et les fréquences d'irrigations constituent une part importante du pilotage de l'irrigation et de la gestion de la ressource en eau. La défaillance de l'un de ces paramètres s'accompagne dans le sol par une salinisation et pour la culture une baisse des rendements. Une attention particulière doit être accorder au drainage et la limitation des pertes en eau par infiltration qui sont responsables de la remontée des la nappes, de l'asphyxie des palmiers et des cultures sous-jacentes.
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