SIG 2007

CONFERENCE FRANCOPHONE

VERSAILLES 10 ET 11 OCTOBRE 2007

Apport des SIG pour la caractérisation de la salinité des sols irrigués en milieu aride (relation CE et fraction fine) ; Ain Benoui, Biskra, Algérie.

THEME :

SESSION ENVIRONNEMENT

Objectifs de ce travail:

- création d’une base de donnée avec un outil SIG

- utiliser spatial analyst pour la spatialisation de la salinité avec la fraction fine (argile+limon)

-utiliser le semi-variogramme d’ArcMap pour tester l’échantillonnage et faire des prévisions

-ressortir les zones les plus contaminées par la salinité pour la mise en œuvre d’un aménagement adéquat

Introduction:

Les SIG : outils de diagnostiques et de prévision surtout pour les milieux naturels, grâce à la puissance de calcul des algorithmes des logiciels comme arc view, arcmap,….

L’opportunité de les utiliser pour étudier les indicateurs de la désertification.

la salinité , facteur de désertification, 7% de la surface terrestre : frein au développement agricole, diverses origines, progression mondiale

Cas de la parcelle de L’ITDAS de Ain Benoui, c’est une palmeraie (Biskra, Algérie)

Choix : zone irriguée avec une eau salée.

Etude : spatialisation de la conductivité électrique (CE) sur une parcelle test.

But: mettre en valeur les zones les plus affectées par la salinité, pour une mise en valeur.

Moyen: Spatial analyst

Méthode: interpolation inverse distance weighted (IDW).

La station expérimentale d’Ain Benoui est située à 10 km à l’ouest de Biskra. Son altitude est de 116 m et s’étale sur 20 ha environ.

La parcelle étudiée a une surface de 3000 m²

Les coordonnées géographiques : 34°48’ 30’’N, 5°39’13’’E

parcelleSituation de la zone d’étude:

Le contexte physique:

RGB : B4 + B3 + B2 (ENVI 4.2)

La végétation est représentée par les taches rouges. Ce sont des oasis, où l’on pratique une agriculture irriguée.

Les zones claires (forte reflectance) sont des sols nus, où les sables , le gypse et le calcaire sont dominants.

Un seul oued (temporaire ) traverse la ville de Biskra.

Image en composition colorée LANDSAT TM année 2003 (résolution 30m).

- piémont sud de l’atlas saharien

(djebel boughzel)

- faciès marno-calcaire

- glacis polygénique surmontés de:

-croûtes calcaires et gypseuses

- dunes de sables, nebkhas, ….

- climat aride ( 130 mm

de pluie par an en moyenne)

- végétation naturelle rare et clairsemée (atriplexe)

- existence de 4 nappes phréatiques à différentes profondeurs

N

ZONE D’ETUDE

Matériel et méthode

Échantillonnage:

-24 sites

-Prélèvement des échantillons sur deux profondeurs:

-0 30 cm

-30 50 cm

Durant 6 campagnes : mai, juillet, septembre, décembre, février, avril.

La distance entre les sites est de 30 à 50 m.

Image satellite de la parcelle à partir de Google Earth année 2006

Sur terrain :

Au laboratoire :

- analyse granulométrique pour déterminer la fraction fine (méthode internationale).

- la CE de l’eau, en rapport avec la concentration de sels dans l’eau en dS/m, est mesurée au conductimètre

- La CE du sol : en rapport avec la concentration de sels dans le sol en dS/m. Elle est mesurée a l’aide d’un conductimètre. Le rapport terre eau utilisé est de 1/5 à25°C.

Avec ArcMap :

-géoréférencement de la carte

-Création de la base de donnée

-Spatial analyst pour interpoler les données de la CE(moyenne d’une année) et dela fraction fine

- méthode utilisée inverse distance weighted (IDW)

- semi-variogramme pour déterminer la fiabilité de l’échantillonnage et les prévisions

Résultats et discussion

L’eau d’irrigation :

L’eau d’irrigation joue un rôle important dans les milieux arides, où l’évaporation est très élevée , en accumulant les sels dans les sols. 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 (miocène), située à 60 m de profondeur.

L’analyse de la conductivité électrique de cette eau a montré que les valeurs sont excessives (plus de 5 dS/m en moyenne par an).

Été 5,31

Automne 5,88

Hiver 5.43

Printemps 5,67

Une eau est considérée très salée quand sa conductivité électrique dépasse 4 ds/m. Cette eau peut endommager gravement les sols si les précautions nécessaires ne sont pas prises.

Résultats:

Base de données et cartes thématiques :

Table attributaire des données pédologiques sous Arc View.

Interpolation (IDW) avec spatial analyst

Shape : points

La CE et la fraction fine

Comparaison entre la spatialisation de la salinité et laspatialisation de la fraction fine:

Échelle de la salinité (dS/m) selon Gros 1979:

Non salé 0- 0.6

Peu salée 0.6 –1.2

Salée 1.2 – 2.4

Très salée 2.4 – 6

Extrêmement salée + 6

- Les cartes obtenues 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 , surtout concernant la profondeur 0-30 cm.

La variance de la CE est moyenne

(au environ de 46 % pour les deux horizons).

La corrélation de la CE avec la fraction fine est positive et hautement significative avec r = 0.67 ; et vient confirmer la spatialisation obtenue avec l’interpolation.

Variance et Corrélation CE-fraction fine:

Effet pépite PalierIl analyse la dépendance des observations spatiales.Le semi-variogramme sphérique montre:

-un effet pépite (erreur d’échantillonnage) qui tend vers zéro

-Une portée fixée à 50m, intervalle optimum d’échantillonnage (dépendance spatiale).

-Le palier, si les échantillons sont reliés les uns aux autres la courbe prend une allure linéaire à l’origine puis atteint un palier

Le semi-variogramme de la CE (0- 30 cm):

Portée

L’axe de direction nord-est :58 ° présente un anisotropie , cad, que la semi-variance évolue dans un espace bidimentionnel selon une direction précise.

La carte variographique:

axe

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

- absence de lixiviation

- mauvais drainage

Il apparaît que la fraction fine (argile + limon) soit associée à la conductivitéélectrique. Cette dernière a une distribution homogène de haut en bas 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.

Le modèle statistique de 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 plus rentable (50m pour notre étude).

Discussion:

Tenant compte de la salinité des eaux d’irrigation, les gestionnaires de la station ont installé un réseau de drainage pour évacuer les eaux excédentaires et parer à la recharge de la nappe phréatique.

La partie nord, où sont installés les drains, n’est pas touchée par les phénomènes de salinisation.

La partie sud, qui s’est individualisée avec une conductivité électrique élevée, ne comporte pas de drains.

Drains

Comparaison de l’état de drainage et de la spatialisation de la salinité:

Salinité en excès

A l’aide des requêtes d’Arcview, on a pu ressortir la surface qui présente la combinaison argile-CE élevée. Cette dernière correspond à la partie non drainée.

L’installation d’un système de drainage est urgente àce 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.

Perspectives:

CONCLUSION:

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 confirmécette tendance, en démontrant une forte corrélation spatiale entre les deux éléments.

Les causes de la salinité sont nombreuses .Mais l’irrigation est sans nul doute la première responsable. Le mauvais drainage et la texture lourde ont beaucoup affectés la partie sud. Des actions d’assainissement pourrait diminués considérablement la teneur en sels des sols.

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 et de la prédiction du comportement lors des prélèvements sur terrain.

Cette technique, combinée à l’imagerie satellite et au MNT, peut fournir d’autres approches dans les domaines de l’agriculture, de la foresterie, de la géomorphologie,….

MERCI