érosion du sol

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Ravin d' érosion dans un champ de maïs dans le nord-ouest des États-Unis.
Le vent souffle les morceaux fins de terre végétale du champ (à droite) dans une pépinière voisine (à gauche). Péninsule de Fife , Ecosse.

L'érosion des sols est l' érosion excessive des sols causée par une utilisation humaine inappropriée des terres , par exemple l'élimination de la végétation protectrice par le surpâturage ou la déforestation , et des périodes de jachère trop courtes . Un problème particulier ici est la perte de la couche arable , c'est-à-dire la partie la plus fertile et la plus importante du sol sur le plan agricole.

L'érosion persistante des sols entraîne initialement une détérioration de la qualité des sols (dégradation des sols ). Depuis 1945, la superficie touchée par la dégradation des sols a totalisé plus de 1,2 milliard d'hectares dans le monde - cela correspond à la superficie terrestre combinée de la Chine et de l'Inde. [1]

Finalement, la dégradation peut conduire à la perte totale de l'utilité agricole du sol (dévastation du sol). On estime que la perte de couche arable due à l'érosion dans le monde est d'environ 23 à 26 milliards de tonnes par an (une moyenne de 14 à 16 tonnes par hectare et par an). [2] [3] Cela correspond à une perte annuelle de moins d'un pour cent de terres arables. [3]

L'érosion des sols est un problème aux conséquences écologiques, économiques et sociales considérables. Pour cette raison, diverses mesures de protection des sols ont été lancées dans le monde, mais elles n'ont pas encore été en mesure d'éliminer complètement le problème. Le Département de l'agriculture des États-Unis estime que malgré les mesures qui ont été prises aux États-Unis contre l'érosion des sols, des millions de tonnes de sol fertile sont entraînées chaque année des champs des agriculteurs du bassin du Mississippi vers le golfe du Mexique. [4]

mécanismes

L'érosion des sols est principalement causée par le ruissellement des eaux de pluie ou par le vent .

Érosion linéaire par l'eau (érosion des rainures)

Cela est dû au ruissellement de l'eau de pluie dans des ruisseaux de courte durée. Là où ces eaux se rassemblent et s'écoulent, le ruissellement concentré crée des ravines et, en cas de ruissellement particulièrement fort, de véritables canyons dans le terrain. Cela peut entraîner une érosion inverse, dans laquelle une pente ou une courbe de niveau particulièrement raide remonte la pente à mesure que l'érosion progresse.

Érosion superficielle par l'eau ( dénudation )

En cas de précipitations particulièrement abondantes, l'eau de pluie peut ruisseler sur une pente non végétalisée pendant une courte période, emportant le sol. Dans la plupart des cas, cependant, l'érosion de surface se produit par l'interaction de l'érosion linéaire à petite échelle. De cette façon, le sol est posé plus ou moins uniformément, sans que l'on s'en aperçoive.

Les fortes gouttes de pluie qui frappent le sol directement - elles forment des cratères d'impact de gouttes de pluie dans les sédiments meubles à grains fins - jouent également un rôle indirect dans le lessivage du sol, car l' énergie cinétique élevée a provoqué le déplacement des composants fins du sol sur de très courtes distances (centimètres) pour obstruer des pores plus larges et réduire la capacité d'absorption d'eau du sol dans son ensemble et ainsi augmenter sa susceptibilité à l'érosion ( caking ).

Le sol emporté par l'eau de pluie est soit lavé dans un plan d'eau voisin avec l'eau, soit déposé sous forme d' éventails alluvionnaires plus bas sur la pente, où la pente de la pente et donc le débit de l'eau diminuent .

Érosion éolienne ( déflation )

L'érosion éolienne se produit principalement sur les sols légers. Avec cette forme d'érosion, le vent emporte les couches supérieures du sol à grain relativement fin. Ceux-ci sont déposés ailleurs.

l'érosion des tunnels

créé par l'écoulement rapide de l'eau dans les macropores du sous-sol, en particulier sur les pentes raides. Des tunnels et des gouffres se forment, ce qui rend le travail du sol plus difficile.

Facteurs qui influencent

Grand creux d'érosion profonde dans les parcours des Alpes victoriennes , Australie.
Une partie de la couche arable emportée par la pluie s'est accumulée sous la forme de petits ventilateurs de sédiments plus bas sur la pente, champ de betteraves à sucre dans le canton de Berne
Phénomènes climatiques et météorologiques
qui accélère considérablement l'érosion des sols
  • Précipitations prolongées, fréquentes et abondantes (érosion hydrique). Ils créent un ruissellement érosif à la surface du sol
  • Manteau neigeux riche en eau qui fond rapidement (érosion par la neige)
  • Tempêtes avec des vitesses de vent élevées (érosion éolienne)
Propriétés du substrat et du sol
qui favorisent les processus d'érosion. Un sol est dit sensible à l' érosion s'il possède les propriétés suivantes :
  • Faibles volumes de pores pour un écoulement préférentiel
  • Tendance au compactage de la surface et faible stabilité du sol
  • faibles capacités d'infiltration
  • Le type de sol affecte l'érosivité du sol. Les sols sablonneux et limoneux sont plus sensibles à l'érosion
  • Le relief affecte la vitesse et la quantité d'eau qui s'écoule :
    • Plus la pente est raide, plus l'eau s'écoule rapidement et l'effet d'érosion devient plus fort
    • La quantité de ruissellement augmente sur les longues pentes et sur les formes de surface où l'eau de plusieurs pentes s'accumule.
Le degré de couverture du sol
la végétation ou le paillis détermine la surface exposée aux pluies érosives :
  • Plus la couverture terrestre est faible, plus l'érosion est importante. La protection contre l'érosion par la pluie repose sur l'effet que les gouttelettes d'eau sont ralenties en frappant la couche de couverture du sol et ont donc moins d'énergie cinétique lorsqu'elles touchent le sol. Un degré élevé de couverture du sol ralentit également le vent juste au-dessus de la surface du sol, réduisant ainsi l'érosion éolienne.
  • Le type de couverture terrestre affecte l'érosivité en fonction de la hauteur de la végétation. Par exemple, les plants de maïs ralentissent les gouttes qui les frappent, mais celles-ci tombent relativement loin de la plante haute jusqu'au sol et développent ainsi à nouveau une vitesse élevée. Pour une protection optimale contre l'érosion, le sol doit être recouvert immédiatement au-dessus de la surface.
  • L' enracinement avec des racines de plantes des plantes naturelles et adaptées ( herbe des prairies ) aux emplacements respectifs stabilise de manière optimale le sol physiquement et réduit les effets érosifs du vent, de la pluie et du ruissellement de surface. D'autres plantes à faible pénétration dans le sol telles que Phedimus stoloniferus ont également de mauvaises propriétés de stabilisation du sol.
L'érosion des sols à Manaus , Brésil
Erosion du sol manaus way.jpg
Rue détruite


  • En particulier, l'utilisation des terres sous les tropiques nécessite une période de jachère suffisamment longue pour les zones cultivées en raison des précipitations extrêmement abondantes et de la minceur du sol. Si une zone défrichée par le feu est traditionnellement utilisée pendant un à deux ans puis reste en jachère pendant 20 à 25 ans, le sol peut se régénérer même après le début de l'érosion. Cependant, l'intensification croissante due à la croissance démographique entraîne une réduction du temps de jachère et une augmentation de l'érosion des sols. [5]

la prévention

L'utilisation sur les terrains en pente sans enlèvement de terre n'est pas possible. Un objectif réaliste ne peut être que de limiter l'érosion des sols à un niveau tolérable. Sur des sols très profonds, une érosion du sol de maximum 10 t/ha et an (correspondant à une épaisseur de couche d'environ 0,6 mm) est aujourd'hui considérée comme tolérable. Cependant, compte tenu de la formation lente de nouveau sol par les processus d'altération, cette valeur devrait généralement être nettement inférieure.

Promotion de la fermentation du sol et de la gestion des paillis

Pour freiner l'érosion des terres arables, il faut avant tout s'assurer que l'eau de pluie ne s'accumule pas à la surface du sol et ne ruisselle pas en surface. Ceci peut être réalisé grâce à deux types de mesures :

  • Promotion de la fermentation du sol : apport d'humus, chaulage, travail du sol doux , pénétration suffisante des racines et évitement du tassement et de l'encroûtement du sol favorisent la capacité d'absorption d'eau du sol . En même temps, ils réduisent le risque d'érosion. Dans le cas des sols gorgés d'eau, la régulation du bilan hydrique (souvent par le drainage ) a un effet similaire de réduction de l'érosion.
  • Gestion du paillis : La mesure la plus importante pour se protéger contre l'érosion du sol est de laisser des résidus végétaux à la surface du sol ( paillis ). Une couche de paillis brise la force d'impact des gouttes de pluie, augmentant l'infiltration d'eau dans le sous-sol et réduisant ainsi le ruissellement de surface.

Le semis dans une couche de paillis peut être utilisé avec presque toutes les cultures. C'est possible après un travail du sol de base avec et sans charrue. Si des cultures de couverture sont utilisées pour préparer le paillis, celles-ci sont principalement plantées après le sillon d'été . Des cultures dérobées soigneusement cultivées après le labour protègent non seulement contre l'érosion, mais réduisent également les rejets de nitrate et stabilisent la structure du sol . Dans les endroits favorables, les cultures en lignes peuvent être semées au printemps sans préparation supplémentaire du lit de semence ( semis sous mulchsans préparation du lit de semence). La méthode de semis sous mulch avec préparation du lit de semence est à utiliser lorsque le sol se réchauffe lentement et s'assèche avec retard. Dans les zones sèches, l'émergence de la CIPAN d'été est menacée en l'absence de pluie. Dans de telles conditions de site, le travail du sol sans charrue, en laissant en surface les restes végétaux de la culture précédente ou en les paillant à plat, est un moyen de réduire l'érosion.

Les cultures de couverture suivantes ont fait leurs preuves pour la préparation du paillis :

  • La moutarde (variétés résistantes aux nématodes en betterave sucrière) est une espèce moins exigeante qui gèle en toute sécurité.Semée à temps (fin août), elle forme suffisamment de pousses pour un bon couvre-sol.
  • Phacelia demande un lit de semence finement friable et un semis précoce. La commande de la culture principale dans le paillis de phacélie pose peu de difficultés en raison de la faible couverture.
  • Les graminées (en particulier l'ivraie vivace et la navette ) sont considérées comme des espèces hivernantes . Avant de semer la culture principale, la croissance de la culture dérobée est généralement détruite par un traitement chimique.

semis direct

Une forme particulière de culture sur paillis est la culture sans labour . Cela signifie que la graine est semée sans travail du sol directement après la récolte ou dans la terre en jachère non cultivée . En Amérique du Nord notamment, cette forme d'agriculture est de plus en plus pratiquée. Les résidus du matériel végétal de la culture précédente restent comme paillis sur le champ. [6]Les semoirs spéciaux n'ouvrent que des fentes étroites à la surface du sol, qui sont ensuite recouvertes de terre après le placement de la semence. Le sol ne subit donc qu'une intervention mécanique dans les lignes de semis proprement dites. Diverses études aux USA montrent une réduction parfois drastique de l'érosion des sols résultant de l'abandon total du labour des terres arables. Par exemple, l'érosion des sols dans les champs de maïs de l'Indiana a diminué de 75 % et de 90 % au Tennessee . Cependant, la quantité de réduction de l'érosion du sol dépend du sol particulier et de la culture cultivée. [sept]Cependant, le semis direct n'a pas que des avantages et cette méthode nécessite encore quelques améliorations. Pour diverses raisons, une utilisation accrue des pesticides est nécessaire , au moins dans la période initiale après le passage de l'agriculture conventionnelle à l'agriculture sans labour .

Culture en travers de la pente

Afin d'éviter que l'eau ne s'écoule le long de la pente, la gestion doit être effectuée en travers de la pente, idéalement parallèlement à la courbe de niveau. Cela évite les voies favorisant l'érosion dans le sens de la pente. Si les limites des champs sont redessinées dans le cadre du remembrement et que le réseau de chemins et de cours d'eau est étendu, les parcelles doivent être aménagées de manière à permettre la culture croisée. Les anciennes terrasses arables , vrilles et haies sont à conserver dans la mesure du possible.

Raccourcissement de la longueur de la pente érosive

En raccourcissant la longueur de la pente, la distance d'écoulement et donc la capacité de transport de l'eau de surface est limitée. Une étape simple consiste à subdiviser une grande zone en deux sous-zones à travers la pente, qui sont alternativement cultivées avec des cultures d'hiver et d'été. Étroitement liée au critère de la longueur de la pente est la question de la taille du champ encore justifiable. Les conditions de site données et les éléments structurels existants fournissent essentiellement le cadre. Le remembrement des parcelles, qui s'impose en raison de contraintes économiques et professionnelles, ne devrait être autorisé que si l'érosion tolérable des sols n'est pas dépassée en conséquence.

Protection contre l'érosion éolienne

Les sols sablonneux fins et riches en humus, en particulier les sols marécageux utilisés pour l'agriculture, sont particulièrement exposés à l' érosion éolienne . La protection la plus efficace contre l'érosion est un couvert végétal persistant. Lorsque cela n'est pas possible, le sol doit être protégé de l'érosion par la plantation de brise-vent ( haies ). Cela dépend de la structure et de l'espacement corrects des bandes de protection. Les brise-vent ne servent pas seulement à prévenir l'érosion, ils créent également un microclimat propice à la croissance . Ils réduisent l'évaporation improductive et offrent un abri et un habitat aux animaux et aux plantes.

cadastre

En Allemagne, avec l' Ordonnance fédérale sur la protection des sols et les sites contaminés (BBodSchV), dernière modification du 31 juillet 2009, §§ 7 et 8, dans le Land de Bade-Wurtemberg par le ministère de l'Espace rural, de l'Alimentation et de la Protection des consommateurs avec l' ordonnance sur la classification des surfaces agricoles selon le degré de risque d' érosion (Ordonnance sur la protection contre l'érosion - ErosionsSchV) du 29 mai 2010 [8] a créé la base juridique pour la création et la publication de registres de risque d'érosion. [9]

L'érosion des sols en Europe

Erosion des sols par l'eau en Europe en 1993
risque actuel d'érosion des sols dans le sud de l'Europe

Plus de la moitié des terres d' Europe ont été endommagées à des degrés divers par l'érosion hydrique. Environ un cinquième des terres ont été endommagées par l'érosion éolienne, en particulier dans le sud- est de l'Europe .

  • Dans le nord et le nord-ouest de l'Europe, l'érosion des sols est relativement faible car les pluies tombent principalement sur des pentes douces et sont uniformément réparties tout au long de l'année. En conséquence, la zone touchée par l'érosion est assez petite. Dans les pays scandinaves que sont la Norvège, la Suède, la Finlande et le Danemark, l'érosion hydrique est considérée comme le problème principal, notamment en raison de sa contribution importante à la pollution par le phosphore des masses d'eau. En Islande, les taux d'érosion sont nettement plus élevés en raison du climat plus rigoureux, c'est pourquoi une agence de protection des sols ( Landgræðsla ríkisins ) y a été créée dès 1907. [dix]
  • Dans la région méditerranéenne , les périodes prolongées de sécheresse sont souvent suivies de fortes précipitations, qui peuvent causer des dégâts d'érosion importants, en particulier sur les pentes relativement raides. Ici, le lessivage des particules d'argile et donc de la "substance cimentaire" entre les plus grosses particules de sol est favorisé par des concentrations élevées de sodium dans le sol (une mesure de la salinité anthropique du sol ) , ce qui augmente considérablement l'effet érosif des fortes pluies sur le sol. [11] Il en va de même pour les régions au climat comparable à d'autres régions du monde. [12]

conséquences

Enfants d'une famille d'agriculteurs d' Amarillo (Texas) dans leur nouvelle maison pauvre en Arizona (1940)

Les conséquences sociales potentielles de l'érosion des sols et la perte de sols fertiles associée sont illustrées, entre autres, par les mouvements migratoires qui ont eu lieu aux États-Unis dans les années 1930 lors du Dust Bowl et dans la zone sahélienne africaine dans les années 1970 et qui sont actuellement en cours. se déroule dans le bassin amazonien. [4] Les États du Dust Bowl dans le Midwest américain tirent leur nom des événements majeurs d'érosion éolienne et des tempêtes de poussière associées des années 1930. À la suite du Dust Bowl, des dizaines de milliers d'agriculteurs ont dû abandonner leur entreprise. Certains d'entre eux ont déménagé jusqu'en Californie à la recherche de travail, où ils ont été logés dans des camps de détention et exposés à l'exploitation et à la famine. Le lauréat du prix Nobel John Steinbeck a parlé de sa souffrance dans le roman Les raisins de la colère , qui a remporté le prix Pulitzer en 1940. Le Soil Conservation Service , l'organisation de conservation des sols du gouvernement américain, a été formé en réponse à cet événement, jetant les bases de la recherche sur l'érosion. Sur la base de leur planification, le Great Plains Shelterbelt a été créé en 1935, une ceinture d'arbres de 100 miles de large des frontières nord au sud des États-Unis pour se protéger contre le vent et l'évaporation excessive.

Mais bien avant cela, les gens ont déclenché à plusieurs reprises l'érosion des sols par une mauvaise utilisation des terres, souvent avec de graves conséquences :

  • Une érosion importante après la déforestation sur les collines entourant Athènes a menacé dès 590 av. la ville n'étant pas approvisionnée en nourriture, l'homme d'État Solon proposa d'interdire le labour des pentes abruptes. A l'époque de la guerre du Péloponnèse (431-404 av. J.-C.), un tiers à trois quarts de la nourriture consommée dans les villes de la patrie grecque provenait d' Egypte ou de Sicile. [13]
  • Dans le Latium de l'Italie antique, la déforestation et l'agriculture intensive sur les collines de la Campagna Romana ont contribué à la plaine pontine très productive agricolement vers 200 av. La Colombie-Britannique s'était transformée en un marécage dans lequel le moustique anophèle porteur du paludisme s'est largement propagé. [14]
  • La ville d' Antioche était l'une des villes les plus grandes et les plus riches de la Syrie occupée par les Romains et dans ses environs se trouvaient des centaines de villages et de petites villes . Dans les années 1970, seuls sept villages étaient encore habités. Les ruines d'Antioche ont été enterrées sous jusqu'à 8 mètres de sol précédemment érodé plus au nord dans les hautes terres, jusqu'à ce qu'elles soient excavées. Les seuils des ruines antiques de ces hautes terres s'élèvent maintenant à un mètre ou deux au-dessus de la roche nue, montrant à quel point le terrain a dû y être perdu. [15]
  • Au cours de la soi-disant inondation de la Madeleine en juillet 1342, l'Europe centrale a connu des taux d'érosion des sols historiquement élevés. Les fortes pluies résultant d'un régime météorologique Vb ont entraîné un ruissellement de surface extrêmement élevé (estimé jusqu'à 50 à 100 fois plus que lors des pluies qui ont conduit à l' inondation de l'Oder en 1997LED). Selon les calculs, lors de cet événement en Allemagne, 13 milliards de tonnes de sol arable ont été emportées dans les zones les plus élevées et la surface du sol arable dans les zones touchées a été abaissée en moyenne de 5 centimètres en quelques jours. Des régions entières sont devenues inhabitables en raison des systèmes de canyons qui en ont résulté. Ces gorges sont encore identifiables dans le paysage aujourd'hui. Outre les fortes pluies de juillet 1342, on suppose que la cause de cette catastrophe est la forte crue printanière de cette année-là et les périodes de peu de pluie au début de l'été, qui ont rendu le sol particulièrement sensible à l'érosion. De plus, seule la conversion de la forêt en terres arables, pratiquée de façon continue depuis des siècles en Europe centrale, a permis de lutter aussi efficacement contre l'érosion sur une si grande superficie.[16]

Voir également

Littérature

  • Hans-Rudolf Bork, Helga Bork, Claus Dalchow : Développement du paysage en Europe centrale. Effets humains sur les paysages . Klett-Perthes, Gotha et autres 1998, ISBN 3-623-00849-4 .
  • Markus Fuchs, Andreas Lang, Joseph Maran : Reconstitution d'un paysage antique. Dans : Spectre de la science . novembre 2000, p. 85-87.
  • Hartmut Leser : Écologie du paysage. Approche, modèles, méthodologie, application (= UTB pour la science. Livres universitaires. Géographie, conservation des terres, écologie, recherche environnementale 521). 4e édition révisée. Ulmer, Stuttgart 1997, ISBN 3-8252-0521-5 .
  • Christiane Martin, Manfred Eiblmaier (eds.) : Encyclopédie des géosciences. En six tomes. Spectrum, Akademischer Verlag, Heidelberg et autres 2000-2002.
  • David R Montgomery : Saleté - L'érosion des civilisations . deuxième édition. University of California Press, Berkeley (CA) 2012, ISBN 978-0-520-27290-3 .
  • Gerold Richter (éd.): Érosion du sol. Analyse et bilan d'un problème environnemental. Société du livre scientifique, Darmstadt 1998, ISBN 3-534-12574-6 .

liens web

les détails

  1. David R. Montgomery : Saleté - L'érosion des civilisations . 2012, p.174.
  2. Christoffel den Biggelaar, Rattan Lal, Keith Wiebe, Vince Breneman : L'impact mondial de l'érosion des sols sur la productivité. I : Pertes de rendement absolues et relatives induites par l'érosion. Les progrès de l'agronomie. Volume 81, 2004, pages 1 à 48, doi : 10.1016/S0065-2113(03)81001-5
  3. a b David R. Montgomery : Dirt - The Erosion of Civilizations . 2012, avant-propos.
  4. a b David R. Montgomery : Dirt - The Erosion of Civilizations . 2012, pages 2 et suivantes.
  5. Franz Rothe : Fondements culturels-historiques et culturels-écologiques des techniques d'intensification et d'irrigation des cultures agricoles traditionnelles en Afrique de l'Est : leur contexte de développement et leur capacité de survie. Faculté de philosophie de l'Université Albert-Ludwigs de Fribourg i. Br., 2004.
  6. Rolf Derpsch : Sustainability (état : 14 avril 2014). Non-labour : agriculture arable durable dans le nouveau millénaire.
  7. David R. Montgomery : Saleté - L'érosion des civilisations. 2012, pages 211 et suivantes.
  8. landwirtschaft-bw.info : Justification de l'Ordonnance sur la protection contre l'érosion (9 octobre 2010)
  9. landwirtschaft-bw.info : Registre de l'érosion , avec d'autres liens (9 octobre 2010)
  10. Ása L. Aradóttir : Défis et stratégies de restauration en Islande. Landgræðsla ríkisins, Hella 2003 ( PDF 321 kB)
  11. Karl-Erich Schmittner, Pierre Giresse : L'impact du sodium atmosphérique sur l'érodabilité de l'argile dans une région côtière méditerranéenne. Dans : Géologie environnementale. Volume 37, n° 3, 1999, ISSN  0943-0105 , pages 195-206, doi : 10.1007/s002540050377 .
  12. Ghadiri H, Hussein J, Dordipour E, Rose C : L'effet de la salinité et de la sodicité du sol sur l'érodabilité du sol, le transport des sédiments et la qualité de l'eau en aval. Dans SR Raine, JW Biggs, MN Menzies, DM Freebairn, PE Tolmie (eds.) : Conserving Soil and Water for Society : Sharing Solutions. Actes de la 13e Conférence internationale de l'Organisation pour la conservation des sols – Brisbane, juillet 2004. Australian Society of Soil Science Incorporated / International Erosion Control Association (Australasie), 2004, Paper no. 631 ( PDF 356 ko)
  13. David R. Montgomery : Saleté - L'érosion des civilisations . 2012 (voir Littérature ), p. 50.
  14. David R. Montgomery : Saleté - L'érosion des civilisations . 2012, p.58.
  15. David R. Montgomery : Saleté - L'érosion des civilisations . 2012, p. 71.
  16. Paragraphe entier selon Hans-Rudolf Bork, Hans-Peter Piorr : Concepts intégrés pour la protection et le développement à long terme et compatible avec la nature des paysages d'Europe centrale - opportunités et risques, illustrés à l'aide de l'exemple de la protection des sols et des eaux. P. 69-83 dans : Karl-Heinz Erdmann, Thomas J. Mager (éd.) : Approches innovantes de la protection de la nature. visions pour l'avenir. Springer, 2000, ISBN 978-3-642-63075-0 .