Écoulements hypodermiques et transferts de solutés dans les placages éoliens du Sahel : étude par traçage isotopique et chimique sous pluies simulées

Abstract

Aeolian microdunes are key elements of the ecology of the Sahel of Burkina Faso. The aim of the study is to observe the flow and magnitude of water and solutes through the microdunes by artificial isotope (oxygen 18) and chemical (chloride) tracing using demineralised water. It is shown that the quantity of sub-surface water flow is of secondary importance to that of surface runoff (about 5 %), although its importance with regard to solute transport is far from negligible (more than 20 %).

Résumé

Les placages éoliens jouent un rôle clé dans l'écologie des glacis à faible pente du Sahel burkinabé. Il s'agit d'étudier la nature des flux d'eau et de solutés par traçage artificiel isotopique (oxygène 18) et chimique (chlorure). On montre que les écoulements hypodermiques au sein de ces formations éoliennes ne représentent que 5 % de l'écoulement total (écoulements de surface et hypodermique), mais qu'ils contribuent pour plus de 20 % au transport de substances dissoutes.

Introduction

L'encroûtement superficiel est un trait commun à la plupart des sols des régions arides et semi-arides. Ce phénomène, qui résulte de l'effet de « splash » des pluies sur le sol, réduit l'infiltration et favorise le ruissellement ainsi que l'érosion [7], [8]. Dans la zone sahélienne du Burkina Faso, on observe une extension des surfaces encroûtées, en raison de la diminution du couvert végétal, de l'extension des cultures [18] et de la déficience pluviométrique enregistrée ces dernières décennies [1]. Dans ce contexte, il paraît essentiel de comprendre le fonctionnement des surfaces encore peu dégradées, afin d'être mieux à même de les préserver.

Les placages sableux d'origine éolienne jouent un rôle clé dans le fonctionnement écologique des glacis à faible pente du Sahel burkinabé : ils présentent une capacité d'infiltration notable [9], un couvert herbacé atteignant jusqu'à 80 % de la surface [14] et sont, de ce fait, particulièrement exposées aux problèmes de dégradation liés au surpâturage. L'objectif de cette étude est, en particulier, d'améliorer la connaissance des flux d'eau et de solutés au sein de ces formations sableuses.

Ces formations ont une structure spécifique. Elles reposent généralement sur un horizon plus ou moins argileux et compact, et s'organisent en couches superposées de perméabilités différentes [17]. Cette organisation amène à se poser plusieurs questions sur les chemins empruntés par l'eau et les solutés lors des averses. Existe-t-il des écoulements latéraux en sub-surface ? L'eau de pluie (« eau nouvelle ») se mélange-t-elle ou non avec l'eau initialement présente dans le sol (« eau ancienne ») ? Quel est le rôle des écoulements de surface et hypodermique dans le transport de substances dissoutes ? C'est pour tenter d'apporter quelques éléments de réponse à ces interrogations que le présent travail a été entrepris.