Au moyen de bassins jumelés, on constate des accroissements importants du ruissellement et des transports solides à l'exutoire de 2 petits bassins expérimentaux lorsque l'on remplace la forêt naturelle par des prairies. Selon le type de sol et de l'espèce fourragère, le ruissellement annuel augmente dans des proportions de 1.6 à 2.9, les débits de pointe de 1.9 à 2.4 et les transports solides de 2.4 à 3.2. (Résumé d'auteur

Fritsch, Jean-Marie

Horizon / Pleins textes

Forest Hydrology and Watershed Uanageuent - Hydrologie 
Forestière et &nagement des Bassins Hydrologiques 
(Proceedings of the Vancouver Symposium, August 1987; Actes 
du Colloque de Vancouver, Août 1987):IAHS-AISH 
Publ.no.167.1987. 
Ecoulements et brosion sous prairies 
artificielles apri% defrichement de la forêt 
tropicale humide 
J. M. FRITSCH 
O r s t o m ,  B P  1 6 5 ,  97323 C a y e n n e  C e d e x ,  Guyane  
F r a n ç a i s e  
RESUME Au moyen d e  bass ins  jumelés, on cons t a t e  des  
accroissements  importants d u  ru i sse l lement  e t  des  t r ans -  
p o r t s  s o l i d e s  à l ' e x u t o i r e  de 2 p e t i t s  bas s ins  expérimen- 
taux lorsque  l ' o n  remplace l a  f o r ê t  n a t u r e l l e  par  des 
p r a i r i e s .  Selon l e  type de sol e t  de l ' e s p è c e  
fou r ragè re ,  l e  ru i sse l lement  annuel augmente dans des 
propor t ions  de 1 . 6  2 . 9 ,  l e s  d é b i t s  de po in te  de 1 . 9  
2 . 4  e t  les t r a n s p o r t s  s o l i d e s  de 2 . 4  3 . 2 .  
R u n o f f  and erosion i n  c l e a r i n g s  f o l l o w i n g  c u t t i n g  o f  the 
humid t r o p i c a l  forest 
ABSTRACT Increases  i n  runoff and eros ion  on two small  
d ra inage  bas ins  were de t ec t ed ,  u s i n g  the pa i red  watershed 
method, a f t e r  rep lac ing  the amazonian f o r e s t  cover w i t h  
g r a s s .  One basin,  with impervious s o i l s ,  received a D i g í -  
t a r i a  s w a z i l a n d e n s i s  cover.  Annual runoff increased by a 
f a c t o r  of 1 . 7 ,  peak-discharge by  1 . 9 ,  while e ros ion  
increased by 3 . 2 .  The o ther  bas in ,  w i t h  pervious s o i l s ,  
was planted with B r a c h i a r i a  USDA, and r e l a t i v e  Inc reases  
of annual runof f ,  peak-discharges,  and eros ion  were 2 . 9 ,  
2 . 4  and 2 . 4 ,  r e spec t ive ly .  
INTRODUCTION 
Dans l e  contex te  du programme de bassins-versants  expérimentaux 
ECEREX en Guyane Française  ( S a r r a i l h ,  1 9 8 4 ) ,  on présente  l e s  impacts 
c r é e s  par  l ' imp lan ta t ion  de p r a i r i e s  a r t i f i c i e l l e s  su r  l ' h y d r o l o g i e  
de s u r f a c e  e t  l ' é r o s i o n  d e  2 bass ins-versants  é lémenta i res ,  no tés  A 
e t  C l  t e l s  que mesurés par rapport  u n  bassin témoin, no té  E .  
Le bas s in  A d ra ine  1 . 3  hec tares  de sols d i t s  "a drainage super-  
f i c i e l  e t  l a t é r a l "  (Boule t ,  1984) ,  t r è s  favorables  au ru isse l lement  
e t  aux écoulements hypodermiques rapides  ( F r i t s c h  e t  a l . ,  1 9 8 7 ) .  Le 
bass in  C englobe des s o l s  perméables " A  drainage v e r t i c a l "  su r  pra-  
tiquement 1 0 0 %  de s e s  1 . 6  hec t a re s .  Les deux bass ins  présenten t  des 
pentes  de 17-208. Les s o l s  du  bas s in  témoin B sont  du même type que 
ceux d u  bass in  A .  Ces t r o i s  bass ins  ne sont sépares  que par 
quelgues cen ta ines  de mètres.  
annuel comporte deux ,saisons des p l u i e s .  
La p r é c i p i t a t i o n  moyenne annuel le  e s t  de 3255 m m .  Le régime 
Le premier épisode couvre 
i 
! 
1 2 4  J.M.Fritsch 
décembre e t  j a n v i e r ,  e t  r e ç o i t  environ 600 m m .  L a  "grande sa i son  
des  p l u i e s " ,  de f i n  mars j u i l l e t ,  en r e ç o i t  environ 2080 mm. 
L e  tab leau  1 présente  l e  sommaire des  t r a i t emen t s .  Les t r o i s  
bas s ins  é t a i e n t  au dépar t  ent ièrement  occupés par l a  f o r ê t  t r o p i c a l e  
humide. Les bas s ins  A e t  C ont  é t é  déboisés  h l ' a i d e  de t r a c t e u r s  d 
pneus e t  c h e n i l l e s ,  avec arrachement des r ac ines .  Le pâturage s u r  
l a  bas s in  A a é t é  é t a b l i  par bouturage de D i y i t a r i a  s w a z i l a n d e n s i s  
e t  a 6 th  brouté  par une charge de t r o i s  bovins par hec ta re  (Bereau 
e t  a l . ,  1 9 8 6 ) .  Le bass in  C a $ t é  p l an té  avec 500 jeunes p ieds  de 
pomélos. Un couvert  herbeux de B r a c h i a r i a  USDA a é t 6  bouturé e n t r e  
l e s  p l a n t s .  
TABLEAU 1 S o m m a i r e  d e s  t r a i t e m e n t s  
DA TE BASSIN A BASSIN C 
m a i  1 9 7 7  D e b u t  d e s  m e s u r e s  Début  d e s  m e s u r e s  
sep. - d é c .  1 9 7 8  Déboisement D e b o i s e m e n  t 
m a i  1 9 7 9  P l a n t a t i o n  d u  p â t u r a g e  
j u i l l e t  1 9 7 9  P l a n t a t i o n  d u  verger 
d e c e m b r e  1 9 7 9  
m a i  1 9 8 0  Debut  d u  b r o u t a g e  
d e c e m b r e  1 9 8 1  F i n  d e s  m e s u r e s  
d e c e m b r e  1 9 8 3  F i n  des m e s u r e s  
C o u v e r t  h e r b e u x  a j o u t e  
LES ECOULEMENTS SOUS P R A I R I E  
L e  b a s s i n  A 
L e  Tableau 2 résume l e s  e f f e t s  d u  t ra i tement  su r  l ' hydro log ie  des 
bas s ins  A e t  C .  Pendant l a  pér iode d 'h ta lonnage  sous f o r ê t  natu- 
r e l l e ,  l e s  c o e f f i c i e n t  d e  ru i sse l lement  Ke ( l e  rapport  e n t r e  l a  lame 
r u i s s e l l é e  e t  l a  p r é c i p i t a t i o n  t o t a l e )  des  bas s ins  A e t  B ( témoin)  
o n t  6 t h  de 15.2% e t  de 1 5 . 6 8 .  Pendant l a  pér iode  après  t ra i tement ,  
de décembre 1 9 7 9  décembre 1983, ils ont  é t é  de 18.48 e t  1 1 . 2 % .  La 
lame r u i s s e l l é e  e s t  l a  somme des d é b i t s  de c rues  t e l s  que séparés  
s u r  l'hydrogramme se lon  l a  méthode de Dunne ( 1 9 7 8 ) .  
que l e  ru isse l lement  g loba l  d u  pâturage h D i g i t a r i a  s w a z i l a n d e n s i s  a 
6 t h  en moyenne 1 . 7  f o i s  p l u s  é levé  que c e l u i  de l a  f o r ê t  pr imaire  de 
l 'écosystème amazonien p r é e x i s t a n t .  Le pâ turage ,  brouté  avec une 
charge animale assez  f o r t e ,  é t a i t  géré  de  façon opt imale  par 
r o t a t i o n  cont inue  du b é t a i l  dans des p l a c e t t e s  c l ô t u r é e s ,  de façon 
permet t re  l a  r e c o n s t i t u t i o n  du couvert  végé ta l  (Béreau e t  al, 1 9 8 6 ) -  
ments d e  su r f ace ;  l e s  écoulements r e t a rdés  sont  f a i b l e s  e t  cessent  
complètement quelques heures après  Les c r u e s .  L'écoulement global  
du pâturage s ' e s t  avéré  1 . 6  f o i s  supér ieur  B c e l u i  de la fo rê t  natu- 
En tenant  compte du ru isse l lement  du bass in  témoin, on cons t a t e  
Sur ce  type de s o l ,  l e  ru i sse l lement  domine les écoule-  
Defrichement erosion et debits en forêt amazonienne 125 
celle avec un Ke passant de 18.48 avant traitement h 23.1% après 
traitement. 
TABLEAU 2 
de liérosion sur pâturage par rapport a la forêt tropicale humide 
Facteurs d'accroissement des paramètres hydrologiques et 
Bassin A Bassin C 
Aménagement 
sols 
Digitaria swaz. Brachiaria USDA 
impermeables permeables 
Ruisse31 ement x 1 . 7  x 2.9 
Ecoulement total X 1.6 x 2.3 
Nombre de crues x 2.2 x 2.3 
Durée du ruissellement x 1.7 x 1 . 9  
Eros ion mécani que x 3.2 x 2.4 
x 1 . 9  x 2.4 Débits de pointe 
Fonction de production stable en augmentation 
Ro.ín A Pariod. du 01/01/77 ou 38/89/78 
Lano rui.. I-. 
100, I 
Bclrrin A P.ríod. du 81/12/79 ou 31/12/83 
Lam- ruir. -m. 
100 
'4 
/ 
Poturop  
t / . e /  / / 
0 
Y- .87.X -8.54 r- *.W H- BB Y- .67.X -5.87 P- *.D2 N-232 
FIG.1 Lame ruissellee en fonction de la pluie de 
1 'averse sur le bassin A, sous forêt naturelle, puis sous 
pâturage 2 Digitaria swazilandensis. 
C e s  chiffres représentent un accroissement très sensible des 
écoulements de surface par rapport d ceux qui existaient dans l'éCo- 
système forestier, mais constituent néanmoins une nette amélioration 
de la situation s u r  sol nu, pour laquelle on avait observé s u r  ce 
bassin des ruissellements 2.5 fois p l u s  élevés qu'en forêt s u r  l'en- 
semble de la période janvier-juillet 1979, avec des gains allant 
jusqu'h 3 . 3  
(Fritsch, 1986). 
en mai et juin, au maximum de la saison des pluies 
1 2 6  J .  M. Fri t sch  
Les f o n c t i o n s  d e  p r o d u c t i o n  d u  r u i s s e l l e m e n t  s o n t  p e u  d i f f é r e n t e s  
s o u s  f o r ê t  e t  sous p â t u r a g e  ( F i g . 1 ) .  On d o i t  e n  c o n c l u r e ,  q u e  s u r  
ces  sols à d r a i n a g e  b l o q u é ,  f o r t e s  p o t e n t i a l i t é s  d e  r u i s s e l l e m e n t ,  
l e  v o l u m e  d e  l ' h y d r o g r a m m e  e s t  s e n s i b l e m e n t  l e  même p o u r  u n e  a v e r s e  
d o n n é e ,  s o u s  f o r ê t  e t  s o u s  p â t u r a g e .  P a r  c o n t r e  l e  nombre d e  c r u e s  
s u r  l e  p â t u r a g e  es t  n e t t e m e n t  p l u s  é l e v é  q u e  s o u s  f o r ê t .  c ' es t  
a i n s i  que les  nombres de c r u e s  enregistrées s u r  l e  b a s s i n  A e t  l e  
témoin B s o n t  passésde 113 e t  183 pendant l a  période d ' é t a l o n n a g e ,  à 
518 e t  370 p e n d a n t  l a  p é r i o d e  a p r è s  t r a i t e m e n t .  C e t t e  a u g m e n t a t i o n  
d e  f r é q u e n c e d e s c r u e s  p o u r r a i t  a v o i r  été c a u s é e  p a r  u n e  d i m i n u t i o n  
d e s  p e r t e s  d e  p r é c i p i t a t i o n  p a r  i n t e r c e p t i o n ,  e t  p a r  u n e  
m o d i f i c a t i o n  m é c a n i q u e  d e s  so ls  s u i t e  a u  d é f r i c h e m e n t  m é c a n i s é .  
Comme l ' i n d i q u e  l a  F i g . 2 ,  l a  m o d i f i c a t i o n  d u  c o u v e r t  v é g é t a l  
i n f l u e n c e  a u s s i  les  d é b i t s  d e  p o i n t e  d e s  hydrogrammes .  L e  g a i n  
e f f e c t i f  d e s  d é b i t s  maximums i n s t a n t a n é s  a p r è s  aménagement  es t  d e  
1 . 9  s u r  l e  b a s s i n  A.  F i n a l e m e n t ,  l a  F i g .  3 i n d i q u e  l es  t e n d a n c e s  d e  
l a  d u r é e  d u  r u i s s e l l e m e n t  a u  c o u r s  d e s  t r o i s  é t a t s  s u c c e s s i f s  du 
b a s s i n ,  l a  f o r ê t  n a t u r e l l e ' ,  l e  s o l  n u ,  e t  l e  p â t u r a g e .  La d u r é e  d u  
r u i s s e l l e m e n t  s u r  l e  b a s s i n  A e s t  1 . 7  f o i s  p l u s  g r a n d e  a v e c  
D i g i t a r i a  s w a z i l a n d e n s i s  q u e  sous f o r ê t  n a t u r e l l e .  
A oEaxis DE POINTE 
F I G . 2  D o u b l e s - c u m u l s  d e s  d e b i t s  d e  p o i n t e ,  en m3s-1km-2t  
a u  b a s s i n  A e t  a u  b a s s i n  B, sous f o r ê t  p r i m a i r e  e t  s o u s  
p â t u r a g e .  ( c r u e s  s u p é r i e u r e s  20 1 s- lha- ' )  
C e  d e r n i e r  r é s u l t a t  e s t  c o h é r e n t  a v e c  les  p r é c é d e n t s  : l a  d u r é e  
du r u i s s e l l e m e n t  a u g m e n t e  a p r è s  l ' i n s t a l l a t i o n  d u  p â t u r a g e ,  mais 
m o i n s  v i t e  c e p e n d a n t  q u e  l e  nombre d e  c r u e s .  Ce la  i m p l i q u e  qu'il Y 
a i t  c h a n g e m e n t  d a n s  l a  f o r m e  d e s  hydrogrammes ,  h y p o t h è s e  c o n f i r m é e  
p a r  l ' a u g m e n t a t i o n  d e s  d é b i t s  d e  p o i n t e .  
L e  b a s s i n  C 
L e s  r u i s s e l l e m e n t s  s o n t  t r è s  E a i b l e s  s u r  ce b a s s i n - v e r s a n t  e t  l e  
t é m o i n  B I  c o u v e r t  9 0 %  d e  so ls  i m p e r m é a b l e s ,  n e  c o n s t i t u e  p a s  un 
Défrichement erosion et debits en forêt amazonienne 127 
modèle comparatif aussi parfait que pour le bassin A. En outre, le 
scénario d'aménagement est plus complexe que celui du bassin A de 
par l'existence des jeunes pamplemoussiers et le maintien artificiel 
de plages de sol nu autour des plants. Enfin la période de 
résultats significatifs du stade pâturage est courte - un an 
seulement -. Par conséquent, l'incertitude dans l'estimation de 
l'effet du traitement est plus forte pour le bassin C que pour le 
bassin A. 
de 185 mm et celle de l'année 1980 avec le couvert de Brachiaria 
USDA de 353 mm, ce qui donne des Ke respectifs de 4.38 et 11.28 pour 
ces deux périodes. Après correction par les écoulements du témoin, 
le ruissellement avec Brachiaria USDA se révèle être 2.9 fois supé- 
rieur à celui de la forêt naturelle. Dans le même temps, les écou- 
lements de surface dans leur ensemble ont augmenté dans un rapport 
2.3. Ces augmentation sont plus importantes que celles du bassin A 
alors que s u r  parcelles et s u r  sols drainage bloqué, Brachiaria USDA 
avait produit un plus faible ruissellement que Digitaria swazilan- 
densis (Sarrailh, 1983). 
La lame ruisselée sous f o r ê t  de juin 1977 septembre 1978 a ét4 
" n C l € W U . E S C U U L E S  
Ouro. ~ u i ~ m ~ l l o m o n t  
Barrin A d. mai 1877 a ID83  
"'i...../ , , 
a00 
l I 
I 
I 50' "" 
For61 I I 
'0 B00 1600 2400 3200 4000 
FIG.3 Doubles-cumuls des temps de base des hydrogrammes 
du bassin A et du temoin B. (unit6 = heure) 
Contrairement au bassin h ,  on constate une forte augmentation du 
ruissellement par averse sur le bassin C après traitement (Fig.4). 
Cette modification, déjà du même ordre de grandeur immédiatement 
après le défrichement, signifie que le décapage et le tassement des 
sols par les engins ont provoqué des dégradations durables sur les 
"bons sols"  du bassin Cl alors que les sols imperméables du bassin A 
ont simplement maintenu leurs performances originelles très favora- 
bles au ruissellement. 
En 1980, les crues ont été 2.3 fois plus fréquentes sur le pâtu- 
rage Brachiaria USDA que sous forêt naturelle. Dans le même 
128 J.M.Fritsch 
20.0 
10. 0 
temps, les  d é b i t s  de pointe  ont  augmenté de 2 . 4  e t  l a  durée du 
r u i s s e l l e m e n t  de 1 . 9 .  
/ 
/ 20.0 - / 
/ 
/ 
/ 
/ /. 
/ - / / 10.0 / .  
. . p. :. Pluir aYr,-.r - ;yw 
L'EROSION SOUS P R A I R I E S  
D e  j a n v i e r  1980 4 décembre 1 9 8 1 ,  l a  moyenne annuel le  des t r a n s p o r t s  
s o l i d e s  en suspension e t  par cha r r i age  h l ' e x u t o i r e  d u  bassin A 
é t a i t  de 541 kg ha-' ( F r i t s c h  E. S a r r a i l h ,  1 9 8 6 ) ,  s o i t  3 . 2  € o i s  p l u s  
par 1' accroissement  du ruissel lement  e t  p a r  c e l u i  des  concentrat ions e n  I 
matières s o l i d e s  (suspensions + "cha r r i ages" )  , q u i  s e r a i e n t  pas sées  de i 
46 mg l- 'sous f o r ê t  d 89 mg 1-' après  t r a i t emen t .  I 
l g e s t i o n  du pâ tu rage ,  l e s  e f f e t s  de l a  charge animale sont  peu 
p e r c e p t i b l e s  au niveau de l ' é r o s i o n ,  puisque pendant l e s  e s s a i s  de 
ce fou r rage  s u r  une p a r c e l l e  implantée s u r  l e  même type de sol, on a , 
obtenu une concen t r a t ion  moyenne de 77 mg l-', pour l 'ensemble des 
t r a n s p o r t s  s o l i d e s  mesurés e n t r e  1979 e t  1982 ( S a r r a i l h ,  1 9 8 3 ) .  
! 
que sous f o r ê t  pr imaire .  Cet accroissement de l ' é r o s i o n  s ' e x p l i q u e  ! 
Grâce 5 l a  bonne 
Baemin C Pmrlodm du 01/06/77 OU 38/89/78 Boomin C P.riodm du 01/01/80 ou 31/12/80 
L a m .  ru1.. *m. Lar- ruir. ".I. 
50. e 
dO. 
30. 0 t 
1 40.0 
Y- . m x  -2.67 r -* .w *ss 
/ 
/ 
/ P d W n g .  
/ 
/ 
/ 
/ 
/ 
Y- .4g*x -e.3s r- +.g2 H- s4 
F I G . 4  Lames ruisselées en fonction de la pluie de 
l'averseau bassin C, sous forêt naturelle puis sous 
couvert d e  Brachiaria USDA. 
En prenant pour référence l e s  deux années 1 9 8 0  e t  1981, on a 
e s t imé  l ' é r o s i o n  s u r  l e  b a s s i n  C recouvert  de Brach ia r i a  USDA 
k g  ha-' par a n ,  ce  qui  représente  u n  f ac t eu r  d 'accroissement  de 2 0 4  
par  rapport  aux cond i t ions  n a t u r e l l e s .  La concen t r a t ion  moyenne 3 3  
mg 1-', a l o r s  que s u r  p a r c e l l e  de 200  mz on ob tena i t  1 9  mg 1-'. C e t  
é c a r t  e s t  sans doute  d û  aux couronnes de sol  n u  autour  des p l a n t s  
d ' a r b r e s  f r u i t  i e r s .  
CONCLUS IONS 
5 
~ ' u t i L i s a t i u n  de t a  méLtioLìe du bassin jumelé a mis en 6vidence cies 
changements importants dans tes  d é b i t s  e t  dans l ' é r o s i o n  d e  2 bas' 
i 
Defrichement erosion et debits en forêt amazonienne 129 
sins-versants élémentaires lorsque la forêt primaire est remplacée 
par des prairies artificielles. 
pour le bassin A, dont le scénario d'aménagement est simple 
(pâturage Digitaria swazilandensis, brouté), et dont les s o l s  
possèdent le même comportement hydrologique que ceux du bassin- 
témoin. Les résultats sont plus incertains pour le bassin C, car 
l'aménagement de ce bassin est double (pâturage 
"erger de pomelos) e t  les sols très perméables ont des réponses 
hydrologiques différentes de celles des sols du bassin témoin B. 
substitution de la forêt primaire par des prairies a pour effet 
d'accroître fortement les écoulements rapides, l'occurrence des 
Crues, les débits de pointe et l'érosion d'origine mécanique. 
Ces résultats sont très fiables 
Brachiaria USDA et 
A u  vu de ces résultats (Tableau l), il ne fait aucun doute que la 
REFERENCES 
Béreau M . ,  Sarrailh J . M . ,  Andrieux P . ,  De Rouville S., Patient A .  
(1986) Etude de la pérennité des productions fourragères en 
Guyane Française. INRA - CTFT. Compte-rendu d'une aide 
financée par le Ministère de l a  Recherche et de la Technologie. 
K o u r o u ,  sept. 1986. 
bassins-versants. Hypothèses sur leur dynamique. in: Le projet 
ECEREX - compte-rendu des journées de Cayenne 4-8 mars 1983, 
GERDAT, INRA, M U S E U M ,  ORSTOM, P .23-52. 
Hillslope Hydrology, M . J .  Kirby ed, p. 227-293. 
chement mécanisé de la forêt amazonienne. Comptes-rendus des . 
XIXiemes journées de 1 'hydraulique, Paris, sept.1986. Societe 
hydrotechnique de France. question 1-8. 
l'écosystème forestier tropical humide guyanais. 
défrichement et de l'aménagement de pâturages. Cah. ORSTOM, 
serie Pedologie, V o l  XXII, p.93-106. 
Fritsch J . M . ,  Dubreuil P.L., Sarrailh J . M .  (1987) De la parcelle au 
petit bassin-versant: effet d'échelle dans l'écosystème 
forestier amazonien. in: proceedings of IAHS Symposium on Forest 
Hydrology and Watershed Management, 
de l'UGG1, Vancouver, 9-22 août 1987. 
Sarrailh J . M .  (1983) Les parcelles élémentaires d'étude du ruis- 
sellement et de l'érosion. in: te projet ECEREX - compte rendu 
des journées de Cayenne 4 - 8  mars 1 9 8 3 ,  GERDAT, INRA, MUSEUM, 
ORSTOM , 
Sarrailh J . M .  ( 1 9 8 4 )  Mise en v a l e u r  de l'écosystème forestier 
guyanais - Opération ECEREX: résumé des premiers résultats. Bois 
et Forêts des Tropiques, n02c16,  p.13-32. 
Boulet R. (1983) Organisation des couvertures p6dologiques des 
Dunner T. (1978) Field studies of hillslope flow process. In 
Fritsch J . M .  (1986) L'augmentation du ruissellement après défri- 
Fritsch J . M . ,  Sarrailh J . M .  ( 1 9 8 6 )  Les transports solides dans 
Effets du 
XIXième assemblée générale 
p. 3 9 4  -4 03. 


Forest hydrology and watershed management = hydrologie forestière et aménagement des bassins hydrologiques

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