Janvier 2022

 L'Homme à la conquête des sols ou leur anthropisation continue

Avec l'eau, le climat et les ressources du sous-sol, les sols et les forêts font partie des ressources naturelles les plus importantes. Depuis le début de l'agriculture, il y a environ 12000 ans dans le croissant fertile, l'homme a converti bien des forêts naturelles en terres cultivées, vergers ou prairies.

De 1700 à 1950, la surface mondiale des labours serait passée d'environ 260 millions d'hectares à 1170 millions. Aujourd'hui, les surfaces labourées augmentent  plus lentement.

Le travail du sol le plus élémentaire fut effectué manuellement à la houe ou au bâton, puis par la suite avec les animaux de trait, ce fut le labour à l'araire puis à la charrue à soc.

Il faut attendre l'invention du moteur thermique pour arriver à des labours très profonds, dits de défoncement. Petit à petit, des paysages liés aux activités agricoles sont apparus.

Dans les zones montagneuses, pour faciliter la culture, l'homme a complètement modifié le paysage, parfois durant des siècles, en construisant des terrasses et sur les bordures marines et lacustres, il a gagné des surfaces de sol par la technique des polders.

Les actions humaines se traduisent par des modifications diverses de la couverture pédologique depuis la mise en culture jusqu'à la transformation complète et la reconstitution des sols à partir de matériaux terreux ou artificiels qu'on appelle les sols urbains.

Les labours et autres préparations

Le labour est destiné à produire une meilleure structure du sol pour le semis, à lutter contre les mauvaises herbes et à enfouir les fumiers et les engrais. Bien qu'il soit aujourd'hui critiqué et mis en cause (Labreuche et al, 2014), il est encore pratiqué très largement à travers le monde.

Le travail du sol le plus simple consiste à l'émietter et à le retourner partiellement avec une houe (photo 1). Ce type de travail s'effectue encore dans de nombreux pays du Sud, en l'absence de traction animale. Une autre technique ne touchant également qu'une couche superficielle d'une dizaine de centimètres est le labour à l'araire avec la traction animale (photo 2). Lorsqu'on introduit de la petite mécanisation (photo 3), la terre est retournée, le labour plus profond pouvant atteindre selon la texture et la structure du sol, une profondeur de 15 à 20 cm. 

Photo 1 - Labour à la houe sur jachère pour préparer le semis. Région du Kirimiro, Burundi ( Photo C. Mathieu).

Photo 2 - Modèle d'araire. Maroc oriental (Photo C. Mathieu).

Photo 3 - Charrue à un soc avec roue en avant-train, modèle Tropicultura. Burundi 
(Photo C. Mathieu).

Photo 4 - Labour à charrue avec socs réversibles avec tracteur. Département de la Haute-Vienne (Photo C. Mathieu).

Un stade technique supplémentaire du labour est atteint avec la traction mécanique de la charrue, c'est-à-dire avec un tracteur (photo 4). Avec la force de traction, le labour est plus profond (et plus rapide) si bien que la terre est complètement retournée sur une épaisseur de 25 ou 35 cm. Le labour crée un nouvel horizon bien distinct (photo 5).

Photo 5 - Après des décennies de labour à la charrue à socs, l'horizon de surface (0 à 30 cm) est nettement différencié des horizons sous-jacents. Penvern, département du Morbihan (Photo C. Mathieu).

Dans certains cas, l'agriculteur a essayé de rendre le sol moins contact, plus aéré pour le développement racinaire, particulièrement lors de plantations pérennes (fruitiers, vigne ...) et à cet effet, il peut utiliser des charrues spéciales - les charrues balance - (photo 6, qui permettent un labour très profond de 70 cm. Sur cette profondeur, le sol est alors complètement inversé. Cette action peut s'appeler un labour de défoncement (photo 7).

Photo 6 - Charrue balance à socs puissants et opposés, tractée par un chenillard. La grande roue, à droite, sera dans le sillon, la petite roue, à l'opposé, reste sur le sol non labouré. Plaine des Triffa, Maroc (Photo C. Mathieu).

Photo 7 - Labour profond à la charrue balance avant plantation d'un vignoble.
 Saïdia, Maroc oriental (Photo C. Mathieu).

Concernant les sols très labourés, nous terminerons par un exemple, tout à fait spectaculaire, rencontré en Afrique tropicale à saison sèche. Il s'agit de champs de buttes réalisées manuellement à la houe (photo 8) pour la culture de l'igname. Le sol est complétement déplacé pour la construction de ces buttes. Sans machine, avec de simples houes adaptées pour ce travail, la notion d'anthropisation du profil pédologique atteint ici sa signification maximale.

Photo 8 - Champ de buttes (hauteur moyenne : 1,40 m) réalisées manuellement pour la culture de l'igname. Région de Kara, Togo (Photo C. Mathieu)

Les paysages agraires

Le développement des cultures engendre la formation de nouveaux paysages, appelés paysages agraires. C'est la combinaison de la forme, de la dimension des parcelles et de leur type d'occupation, s'y ajoute la netteté de la séparation entre l'espace utilisé et l'espace laissé en friche ou la forêt. Il faut aussi prendre en compte la répartition de l'habitat. La multiplicité des paysages agraires est également due à la nature des sols, au type de relief et aux différents climats sur la planète, en y ajoutant les différentes cultures pratiquées.

C'est donc le résultat d'une très longue histoire entre les hommes et la terre qu'ils cultivent, c'est un "mode d'exploitation du milieu, historiquement constitué et durable, adapté aux conditions bioclimatiques d'un espace donné, et répondant aux conditions et aux besoins sociaux du moment" (Mazoyer, 1987).

Quelques exemples parmi d'autres :

Le bocage

Le bocage se définit comme une région où les champs cultivés (céréales, pommes de terre,...) et les prés sont enclos par des haies et taillis, constitués d'arbres et d'arbustes sauvages ou fruitiers. C'est un paysage fermé où l'habitat est dispersé. Des formes bocagères se sont développées sous différentes latitudes (photos 13 et 14) et époques.

Le bocage est caractérisé par une agriculture mixte, associant l'élevage - bovin ou ovin - et la culture pour l'alimentation humaine et animale. Les haies protégeant les sols et les cultures, sont une source intéressante de bois-énergie mais également de bois-d'oeuvre ainsi qu'un milieu riche en biodiversité.

Malgré une longue phase de régression historique en Europe en raison e la croissance de la mécanisation et de l'arrivée de l'agriculture intensive, le bocage est encore présent en Autriche, en Belgique (dans le pays de Herve et en Ardenne, en Italie, en Espagne et au Portugal. En France, il existe encore dans le grand Ouest (Normandie, Bretagne, Maine et Poitou), dans le Centre (Limousin et Massif central) et dans le Nord (Avesnois, Thiérache, Boulonnais).

Photo 9 - Le bocage en zone tempérée atlantique. Thiérache, département de l'Aisne
(Photo C. Mathieu). 

Photo 10 - Le bocage en zone tropicale d'altitude avec bosquets d'eucalyptus, parcelles de cultures vivrières et pâturage. Bututsi, Burundi (Photo C. Mathieu).

L' openfield

L'openfield, anglicanisme qui signifie champ ouvert en français, est un paysage de grands champs, sans haies, ni bosquets ni clôtures. Les grandes caractéristiques de ce paysage sont l'uniformité et la taille des parcelles, parfois en longues bandes, ainsi que l'absence d'arbres ou de leur rareté dans les champs et de haies en bordure des parcelles. Ce paysage implique souvent un habitat groupé en village-tas ou village-rue.

Les premiers champs ouverts seraient apparus vers Mayence autour de l'an 800. Ils se seraient alors développés principalement dans les régions aux sols riches et fertiles, en France dans les régions de l'Est et du Nord, en Lorraine, en Alsace, en Picardie, en Beauce, en Brie et en Champagne, en Normandie et dans le Berry, en Belgique, notamment dans le Brabant et la Hesbaye, Outre-Atlantique, au Canada et aux Etats-Unis, dans la partie centrale de la Prairie, où la mécanisation aidante a permis la culture sur des surfaces importantes, sans obstacles. Mais le manque de précautions concernant la fragilité des sols, amena dans les années 1930 au désastre du "Dust Bowl" où 20 % des terres cultivables furent gravement endommagées par l'érosion éolienne ; le Dust Bowl inspira John Steinbeck dans son roman "Les raisins de la colère" (1939).

Depuis le milieu du XIXe siècle, l'openfield s'est répandu, car il s'avère être un paysage agraire tout à fait adapté à l'intense mécanisation agricole. Des régions où l'association agriculture-élevage était la tradition se sont débocagisées pour faire place aux cultures céréales-oléagineux comme dans le Gers et le Lauragais, ou en Normandie dans la plaine de Caen. Mais après une longue phase de recul des haies vives sous l'effet des remembrements fonciers, la tendance est aujourd'hui à replanter des haies, en particulier sous l'effet des incitations de la Politique agricole commune (PAC).

Photo 11 - Openfield en cultures céréalière intensives, paysage très ouvert, quelques bosquets subsistent, relique du passé avec agriculture-élevage. Plateau de la Brie, Bassin parisien (Photo C. Mathieu).

Photo 12 - Openfield en cultures céréalières extensives avec des exploitations agricoles de plusieurs centaines d'hectares, dans la région des prairies. Saskatchewan, Canada  (Photo C. Mathieu).

Le verger

A l'origine, le mot verger du latin viridiarium, lieu planté d'arbres, dérivé de viridis, vert désigne une plantation d'arbres fruitiers généralement placés à proximité de la demeure rurale. Aujourd'hui, c'est essentiellement un terrain dévolu à la culture d'arbres fruitiers, appelée arboriculture fruitière. Généralement, il s'agit d'espaces de grande surface dans des régions spécialisées dans telle ou telle production (par exemple : la pomme du Limousin, la noix du Périgord, l'abricot du Roussillon).

D'une manière générale le terme de verger s'applique selon les zones agroclimatiques à toutes les cultures arboricoles ou arbustives produisant des fruits mais également d'autres produits végétaux (latex, thé, huile...). Ainsi, les variétés cultivées en verger sont :

• En zones tempérées : abricotier (photo 13), amandier, cerisier, châtaignier, kaki, kiwi (photo 15), noisetier, noyer, olivier, pacanier (qui produit la noix de pécan), pêcher, poirier, pommier, prunier) ;
• En zones subtropicales : agrumes (citronnier, clémentinier, mandarinier, pamplemoussier, oranger) (photo 14), litchi, olivier, palmier-dattier.
• En zones tropicales : avocatier, bananier, cacaoyer, caféier, cocotier, élaeis (palmier à huile, goyavier, hévéa, manguier, papayer, théier.

Photo 13 - Verger d'abricotiers en zone tempérée. Région d'Otago, île du Sud de la Nouvelle-Zélande (Photo C. Mathieu).

Photo 14 - Périmètre irrigué de vergers d'agrumes (orangers et clémentiniers) en zone subtropicale semi-aride. Les parcelles sont entourées de haies brise-vent. Secteur de Boughriba, Basse-Moulouya, Maroc (Photo C. Mathieu).

Photo 15 - Verger de kiwis, arbuste à lianes, en climat tempéré continental. Région de Chengdu, Chine centrale (Photo C. Mathieu).

Le vignoble

L'histoire de la vigne est  si ancienne qu'elle se confond avec l'histoire de l'humanité. Elle serait originaire de la Transcaucasie (Géorgie, Arménie, Azerbaïdjan)  et connue depuis la plus haute Antiquité. Elle se répand d'abord tout autour du bassin méditerranéen. Les Egyptiens, 4000 ans avant notre ère, connaissaient déjà la vinification.

La parcelle agricole plantée de vignes est un vignoble. La qualité des sols importe peu. Nous trouvons des vignobles sur les sols pauvres et souvent très caillouteux (par exemple sur les terrasses de la Garonne et du Rhône) (photo 16) aussi bien que sur des sols calcaires (certains coteaux de Champagne ou de Gaillac). L'ensemble climat -sol - cépage - savoir-faire constitue un terroir, reconnu par une appellation par l'INAO (Institut national de l'origine et de la qualité). Les plantations couvrent généralement l'ensemble des coteaux d'une région, créant ainsi un paysage typique (photo 17).

Photo 16 - Vignoble sur sol acide et caillouteux sur terrasse moyenne de la Garonne.
 Saint-Sardos dans le Tarn et Garonne (Photo C. Mathieu).

Photo 17 - Vignoble de la zone champenoise de la Montagne de Reims.
Coulommes-la-Montagne (Photo C. Mathieu).

Photo 18 - Vignoble en échalas et irrigué. Région d'Upington (Cap Nord),
Afrique du Sud  (Photo C. Mathieu).

L' oasis

L'oasis, mot d'origine égyptienne, est une zone de végétation isolée dans le désert, créée et entretenue par l'homme mais liée absolument à la présence d'eau. L'irrigation est la condition absolue de toute culture régulière et de toute vie sédentaire. Cet espace, mis en culture grâce à l'eau est donc parfaitement artificiel, et situé dans un milieu aride ou semi-aride.

L'oasis s'émancipe du désert par une structure sociale et écosystémique très particulière. C'est une agriculture menée par la superposition de deux ou trois strates de végétation créant ce qu'on appelle "l'effet oasis" : 

•  La première strate, la plus haute, est formée de palmiers dattiers, et maintient la fraîcheur, la datte étant, en outre, une culture de rente importante ;

•  Une strate intermédiaire d'arbres fruitiers (bananier, agrume, grenadier, abricotier, pommier, etc.) ;

• La troisième strate, à l'ombre, est constituée de plantes basses (maraîchage, céréales et fourrage pour le bétail avec beaucoup de luzerne.

Photo 19 - Palmiers-dattiers, fruitiers en fleur, parcelles de luzerne irriguée. Oasis de Tinerhir (ou Tinghir), sud du Maroc (Photo C. Mathieu).

Les sols des terrasses agricoles

En géographie physique, une terrasse est une forme topographique plane constituée d'un matériau déposé par l'eau des fleuves, des lacs ou de la mer et dominant le niveau actuel des eaux. En termes de conservation des sols, en terrain en pente, une terrasse et une plateforme créée par l'homme par le décaissement d'une pente à l'amont (déblai) et par le remblaiement de cette pente à l'aval (remblai) (figure 1).

Figure 1 - Schéma du terrassement et du profilage d'une terrasse construite d'emblai.

Les terrasses ont été employées depuis des siècles autour de la Méditerranée, en Asie du Sud et de l'Est et en Amérique du Sud. Nous citerons le Haut-Atlas marocain, et au Pérou, le site remarquable de Machu Picchu, à 2438 m d'altitude, construit par les Incas entre le XIIIe et le XVe siècles pour alimenter les populations du site mais également d'autres sites autour de Cuzco (photo 20).

Photo 20 - Site précolombien, les terrasses ont été construites du XIIIe au XVe siècles par les Incas. Les terrasses ont résisté au temps et pourraient encore être utilisée aujourd'hui. Région de Cuzco, Pérou (Photo Renaud Mathieu).

Les terrasses sont utilisées en particulier dans les zones de moyenne montagne où la population est nombreuse et les terres insuffisantes mais aussi parce qu'il s'agit souvent de cultures irriguées et que c'est en montagne qu'on trouve les sources d'eau (photo 21) et en zone tropicale, l'altitude protège des risques sanitaires liés aux plaines, tels que le paludisme. On s'est accroché sur les terres dominant les plaines et ont les a protégées de l'érosion.

Photo 21 - Terrasses à talus en terre et irriguées en billons pour des cultures maraîchères en zone forestière méditerranéenne subhumide. Chaîne des Beni-Snassen, Maroc oriental (Photo C. Mathieu).

Les terrasses construites d'emblée

Que ce soit manuellement ou mécaniquement, l'élaboration actuelle nécessite généralement de gros travaux de terrassement pour la construction de murs de soutènement d'où un prix de revient très élevé. La nouvelle surface est horizontale mais les fonctions biologiques (matière organique principalement) et physico-chimiques (structure, porosité, fertilité chimique ...)  sont à reconstruire.

Parmi les terrasses construites d'emblée, on distingue deux types principaux :

- Les terrasses en escalier avec murs de pierres sèches (photo 22) ;

- Les terrasses à talus en terre (photo 24).

Photo 22 - Terrasses avec murs en pierres sèches en zone de moyenne montagne pour la culture de l'oignon doux des Cévennes. Val d'Aigoual, département du Gard  (Photo Nicole Hérand).

Les terrasses progressives

Dans les mêmes conditions générales de sol et de climat que  précédemment et jusque sur des pentes fortes (supérieures à 70 %) des terrasses horizontales ou à faible pente longitudinale peuvent être construites progressivement selon  des procédés faisant intervenir les façons culturales et la création d'obstacles isohypses, c'et-à-dire parallèle aux courbes de niveaux.

Sur terrain en pente, on délimite des bandes de culture parallèles aux courbes de niveau et matérialisées à l'emplacement des futurs talus par des obstacles horizontaux appelés lignes d'arrêt de labour.

Les talus ne sont pas construits initialement à leur hauteur définitive ; ils sont simplement amorcés par les lignes d'arrêt de labour.

Si ce système a été et est encore très vulgarisé depuis plus de cinquante ans dans les zones tropicales, particulièrement en Afrique (Cameroun, Congo, Ethiopie, Madagascar, Kenya, etc.) (photo 23) mais aussi en Afrique du Nord. Il est très largement développé aux Etats-Unis à partir des labours isohypses après le terrible épisode du "Dust-Bowl" des années 1930 dans la région du Corn Belt (photo 24) et encore depuis longtemps en Extrême Orient.

En Europe occidentale et centrale, dans les régions à versants, les paysages à terrasses progressives sont nombreux. Ce parcellaire agricole va servir à l'élaboration d'un modelé caractéristique à banquettes agricoles. Si les versants conservent leur aspect d'ensemble convexo-concave, ils présentent dans le détail une allure en grandes marches d'escalier (photo 25).

Pour se limiter à la France, nous trouvons de tels paysages dans de très nombreuses régions : le Massif central, le Limousin, la Champagne crayeuse, l'Alsace, le Gers et le Lauragais, etc. Certains de ces paysages ont cependant disparu sous les lames des bulldozers lors de remembrements des années 1960-70 créant ainsi des espaces très sensibles à l'érosion hydrique et aux coulées boueuses (exemples : la Champagne crayeuse et le Lauragais).

Photo 23 - Systèmes de terrasses progressives obtenues par labours mécaniques ou traction animale suivant les courbes de niveau. Haut-plateau central, Ethiopie (Photo C. Mathieu).

Photo 24 - Terrasses progressives obtenues par labours mécaniques en suivant approximativement les courbes de niveau. Cultures céréalières en Iowa,  Etats-Unis  (Photo Nicolas Jacotot).

Photo 25 - Modelé à banquettes agricoles dues à une longue pratique des labours isohypses, puis de pâturages selon des rotations régulières. Haute Ardèche (Photo Bernard Valadas).

La riziculture

S'il est bien une plante qui détermine avec autant de rigueur un paysage rural particulier, c'est le riz. Dans le monde, tous les terroirs rizicoles se ressemblent par leur uniformité d'exploitation : parcelles parfaitement horizontales, par leur uniformité de production (plantes submergées).

Le riz serait cultivé depuis plus de 8000 ans. Et c'est en Chine que la tradition écrite mentionne, en l'an 2800 avant J. C., non seulement l'existence de sa culture, mais encore la respectueuse considération qu'on lui témoignait déjà.

De l'Asie orientale, la riziculture a gagné l'Inde. Les Grecs ont connu le riz par l'expédition d'Alexandre. Le Talmud en parle, mais les anciennes sépultures égyptiennes n'en contiennent pas. Ce sont les Arabes qui ont introduit la culture du riz en Egypte, à Madagascar puis en Espagne.

En Provence, la culture du riz commence au XIIIe siècle et se développe jusqu'au XVIIe siècle. C'est à Henri IV que l'on doit son développement en Camargue où sa superficie est estimée aujourd'hui aux environs de 20 000 hectares.

Le riz exige un terrain plat ; dans un premier temps le riz aquatique fut cultivé dans les zones submergées plusieurs mois par an. Par la suit, l'extension de la riziculture est passée par l'aménagement de plans d'eau artificiels, grâce à la construction de petits bassins, ou casiers rizicoles, constitués d'une parcelle entourée d'une diguette de terre de quelques centimètres de hauteur. L'aménagement intégral d'un terrain plus étendu a pris la forme d'un quadrillage de diguettes séparant des casiers contigus, à fond plat ou aplani, échelonnés selon les courbes de niveau (photo 26), créant ainsi des paysages rizicoles typiques entièrement anthropisés. L'extension de la riziculture en casiers aux piémonts accidentés et aux versants pentus des hautes vallées est passée par la construction de terrasses en escalier. Ce genre d'aménagement monumental a gagné de proche en proche les régions montagneuses des Philippines (le Luzon), d'Indonésie, de Chine (le Sichuan et le Yunnan) (photo 27), le Vietnam et même l'Afrique comme les Hautes Terres de Madagascar.

L'itinéraire technique de cette culture est également particulier. Les préparations du sol, labour et planage avant le semis ou le repiquage, se font à l'état boueux (photo 28).

Durant toute la saison culturale ou en grande partie jusqu'à la maturité, le sol est submergé par une lame d'eau de plusieurs centimètres. Les conditions réductrices dans le sol favorisent des activités microbiennes responsables de la production de N₂O (protoxyde d'azote produit lors de la dénitrification des nitrates) et de CH₄  (méthane issu de la décomposition anaérobie de la matière organique), tous deux des gaz à effet de serre.

Photo 26 - Paysage de rizières en situation de vallée. Les casiers rizicoles entourés de diguettes sont échelonnés dans l'axe de la pente longitudinale de la vallée. Région d'Hyderabad, Inde (Photo C. Mathieu).

Photo 27 - Terrasses rizicoles. Ya Yin, Yunnan, Chine (Photo C. Mathieu).

Photo 28 - Après le labour, mise en boue avec une herse à dents, tractée par un buffle. Delta du Fleuve rouge, Vietnam (Photo C. Mathieu).

Les polders, des sols gagnés sur la mer

Le mot polder, d'origine néerlandaise signifie terre endiguée et il apparaît pour la première fois dans une charte en Zélande en 1219. Un polder se compose d'une certaine étendue de terre, creusée de fossés et entourée d'une digue haute de plusieurs mètres (photo 29). Au sens strict, l'appellation polder est réservée à un territoire conquis sur la mer et situé au-dessous de celui de haute-mer.

On connaît aujourd'hui des zones de polders en France, en Belgique, en Hollande, en Allemagne, au Danemark, en Islande et au Japon mais aussi au Canada, au lac Tchad et à l'embouchure du Mékong, au Vietnam. La superficie des polders en Hollande représente 17 % de la superficie totale du pays.

Le polder résulte de l'endiguement d'un schorre, c'est-à-dire d'une bande littorale qui n'est inondée que lors des grandes marées, à la différence de la slikke qui est recouverte plusieurs heures à chaque marée. Le schorre est normalement colonisé par la végétation. Une fois endigué contre toutes les marées, l'écoulement de l'eau va se faire par gravité grâce à un réseau hiérarchisé de drains et de canaux puis par pompage. Le niveau de la nappe phréatique dans le polder est tenu au-dessous du niveau du sol permettant la culture ou l'élevage sur la terre ainsi conquise. Après l'endiguement, un nouveau schorre peut se former à l'avant de la digue (photo 30) ; par la suite, il sera endigué à son tour.

Photo 29 - Digue de polder construite en 1935. A gauche, partie occupée par des cultures et à droite nouveau schorre en train de se former à l'avant de la digue. Polder dans le Nordfriesland, Allemagne (Photo C. Mathieu).

Photo 30 - Récupération actuelle d'un schorre s'installant à l'avant d'une digue de polder. Les chenaux artificiels von drainer les sols salins. A l'arrière-plan, on aperçoit la Mer du Nord. Polder dans le Nordfriesland, Allemagne (Photo C. Mathieu).

Bien drainés puis amendés, les sols des polders sont très productifs pour l'agriculture, les cultures (céréales, betteraves à sucre, etc.) étant souvent préférées à l'élevage. La poldérisation demande évidemment une très grande organisation technique et sociale. Il y a généralement une étroite corrélation entre poldérisation et haut niveau de technologie (Gamblin, 1992).

L'irrigation et le drainage

Comment donner aux plantes les quantités d'eau dont elles ont besoin ? Dans nos régions tempérées mais surtout dans les zones semi-arides à arides, l'agriculture va avoir recours à l'irrigation.

Mais un excès d'eau dans le sol devient nuisible en général pour les plantes cultivées. Dans un sol gorgé d'eau, l'air ne peut circuler, et les racines sont asphyxiées. Une terre trop humide rend les labours très difficiles, les terres se réchauffent plus lentement au printemps et les rendements sont beaucoup plus faibles. C'est pour ces raisons que le drainage devient une amélioration foncière indispensable.

L'origine de l'irrigation est très ancienne. L'histoire de l'Egypte doit son remarquable développement économique et démographique à l'existence du Nil et à sa vallée irriguée et fertilisée par ses eaux.

Aujourd'hui, l'agriculture irriguée égyptienne ne vit encore que grâce au Nil. En Chine, à l'époque des grands empereurs (depuis 1047 avant notre ère) l'irrigation assure la nourriture de plusieurs millions d'habitants.

A ces époques et jusqu'au début du XXe siècle (lorsqu'on commence à utiliser l'énergie motrice pour l'irrigation) la seule technique de l'hydraulique était simple. Elle était basée sur l'énergie gravitaire de l'eau. A partir d'une source d'eau, on construit une réserve, un barrage, parfois très éloigné du périmètre d'irrigation. Cette réserve peut être individuelle (photo 31) ou collective (photo 32). Une fois la réserve constituée, l'eau s'écoule par gravité jusque sur la parcelle à irriguer. On estime qu'actuellement 80 % des surfaces irriguées dans le monde le sont encore par cette méthode (photo 33).

Photo 31 - Retenue collinaire de capacité moyenne (100 000 m3) pour irriguer 40 ha de maîs. Asnois, département de la Vienne (Photo C. Mathieu).

Photo 32 - Barrage de 43 millions de m3 pour irriguer près de 400 000 près de 70 000 ha. Mechra Homadi, Maroc oriental (Photo C. Mathieu).

Photo 33 - Irrigation gravitaire à raies courtes, alimentation par un canal en fibrociment. Périmètre du Bou Areg, Maroc oriental (Photo C. Mathieu).

L'irrigation motorisée n'apparaîtra qu'après l'invention de l'électricité et des moteurs à partir desquels on peut mettre l'eau sous pression au moyen de pompes, la transporter dans des canalisations et la distribuer sous différentes formes avec des matériels mobiles ou non.

La technique de l'irrigation par aspersion n'a débuté en Europe que dans l'entre-deux guerres, limitée à quelques domaines d'avant-garde puis après aux Etats-Unis et au Proche-Orient.

La technique de l'irrigation par aspersion est conçue sur le modèle de la pluie naturelle. L'irrigation par aspersion s'est principalement développée après la Seconde Guerre mondiale par l'utilisation de moteurs mettant l'eau sous pression. Les différentes irrigations par aspersion sont :

•  L'irrigation par asperseurs dit "sprinklers" (photo 34), on parle de couverture intégrale ou totale selon la disposition des cannes d'irrigation (utilisées principalement en maraîchage ou sur des parcelles de petite taille ;
•  L'irrigation par enrouleur, qui est un appareil mobile composé d'un traîneau avec le canon d'arrosage et d'une bobine sur laquelle est enroulé le tube d'irrigation  ;
•  L'irrigation par rampe, soit pivotante (le pivot) (photo 35) soit frontale, se déplaçant latéralement. La rampe pivotante décrit sur le sol un cercle caractéristique très reconnaissable en vue aérienne (photo 36).

Photo 34 - Irrigation par aspersion (sprinklers) sur culture de pomme de terre .Région de Khémis, Miliaka, Algérie (Photo C. Mathieu).

Photo 35 - Rampe pivotante à nombreuses travées. Région de Ben Guérir,
Maroc   (Photo C. Mathieu).

Photo 36 - Vue aérienne de plusieurs champs de soja irrigués par pivots. Cristalina,
Etat de Goias, Brésil (Photo Hervé Thery).

Plus récemment, vers les années 1970 d'autres  techniques, comme le goutte à goutte ont été mises au point, d'abord développées par les Australiens (trickle-irrigation) puis par les Israéliens (drip irrigation).

En matière d'amélioration foncière, le drainage consiste en l'élimination de l'excès d'eau dans des sols trop humides pour le rendre cultivables.

Les Romains savaient assainir les terrains humide, ils pratiquaient  des fossés ouverts mais Columelle (agronome romain, né à Cadix, mort à Talence en l'an 70) préconise des tranchées souterraines remplies à moitié de petits graviers, de pierres ou de fascines (fagots de petit bois) (Risler et Wery, 1916) et il écrit : "Si le sol est humide, il faudra bien des fossés pour dessécher et donner de l'écoulement aux eaux. Nous connaissons deux sortes de fossés : ceux qui sont cachés et ceux qui sont larges et ouverts ...".

En France, c'est le grand agronome Olivier de Serres (1539-1619) qui recommande le drainage des terres grâce à des fossés ouverts. Mais il faut attendre jusqu'en 1810 pour trouver de véritables conduites de tuyaux de poterie pour les drainages enterrés.

L'expansion du drainage a bénéficié de la mécanisation de la pose, à commencer par les travaux de terrassement selon les besoins et l'espace considéré. Si en Europe et notamment en France, les terrassements sont longtemps restés manuels (figure 2), en Amérique du Nord (Etats-Unis et Canada), les machines pour creuser des fossés sont apparues à la fin du XIXe et au début du XXe siècles (photo 37).

Le drainage par fossés ouverts est essentiellement réservé au drainage des pâtures aussi bien en terrain plat que sur pente. Le drainage par canalisations enterrées, selon le époques, va du dispositif en caisson, en fascines, en pierres plates puis en poterie jusqu'au drain plastique annelé posé mécaniquement. C'est un système coûteux mais lorsqu'il est parfaitement réalisé, son efficacité s'observe sur le long terme. Il se réalise aujourd'hui par des machines de pose de drain plastique annelé, bien adapté à la manipulation et à la pose mécanique (photo 38). Les premières machines moderne sont apparues en France vers 1960.

Le bénéfice du drainage est aussi l'augmentation des rendements, qui, en général, n'est pas immédiate mais apparaît progressivement durant le 3 ou 4 ans suivant l'opération.

Figure 2 - Creusement à la main des fossés ouverts. Début du XXe siècle (Photo M. Plaut, in Riser et Wery, 1916).

Photo 37 - Machine pour creuser les drains ouverts, datant de fin du XIXe  - début du XXe siècle, Saskatoon, Canada (Photo C. Mathieu).

Photo 38 - sous-soleuse poseuse à outil taupe ouvrant une tranchée posant le drain plastique et fermant immédiatement la tranchée. Rieumes, département de la Haute-Garonne (Photo C. Mathieu).

Les sols urbains

"Sous les pavés, la terre", ainsi Cheverry et Gascuel intitulaient-ils leur ouvrage en 2009. Dans certains pays occidentaux comme la France par exemple, les superficies urbaines représentent 10 % du territoire voire plus (5 millions d'hectares en France) et plus de 70 % de la population vit dans les villes. Les sols en milieu urbain sont des sols fortement modifiés par les activités humaines, ils sont "anthropisés" : urbanisation, zones industrielles mais aussi création de parcs et de jardins (végétalisation), zones de jardins familiaux, etc. (photo 39).

Photo 39 - Jardin public d'agrément installé lors de l'aménagement au XVe siècle

  par l'évêché de Limoges (Photo C. Mathieu).

Une première étape d'anthropisation intervient lorsqu'un sol agricole est converti en terrain péri-urbain, et qu'il est consacré aux jardins potagers, aux zones maraîchères et aux parcs. Il est toujours occupé par des végétaux. Mais les apports d'engrais et de produits sanitaires en grande quantité et les travaux annuels de préparation vont complètement transformer ses caractéristiques et son comportement. Le sol subit une anthropisation intense.

Une deuxième étape d'anthropisation survient lorsqu'un terrain est entièrement urbanisé. Le sol est alors complètement reconstitué par des apports en surface de gravats, de matériaux variés provenant de décombres, de démolitions mais aussi d'autres sols proches ou éloignés. Il s'agit de l'artificialisation d'un sol par des apports variés. Ces apports peuvent atteindre plusieurs mètres d'épaisseur.

On observe alors :

• Des sols développés sur des matériaux d'apport (graviers, cailloux, pierres ...) plus ou moins mélangés à des matériaux terreux, des remblais récents, recouverts ("scellés") par des revêtements de surface (photo 40) ;
• Des sols portant de la végétation avec des arbres d'alignement ou d'autres plantes, et constitués de terre végétale apportée de l'extérieur (photo 39) et des jardins potagers de maisons individuelles ou d'espaces  collectifs ;
• Des sols de terrain de sport, très artificialisés, utilisés sans tenir compte ces intempéries, souvent avec un système de drainage important.

La phytotoxicité

Un des problèmes posés par le sols urbains et péri-urbains est leur phytotoxicité lorsqu'ils sont pollués et les risques de transfert à l'homme et aux animaux. L'enjeu est de taille ; le grand nombre de composantes encore inconnues de ce nouvel écosystème rend urgent l'étude de ces sols. S'ils sont support de fonctions anthropiques et diversifiées (fondations, source d'eau, mais aussi de polluants, ils constituent aussi le support de la croissance et de la production végétale, qu'il s'agisse des zones de loisirs, des jardins publics ou privés susceptibles d'influer sur la santé humaine et animale.

La dégradation, la désertification et la pollution

A partir du moment où l'homme découvre le sol de sa couverture naturelle (herbes, diverses plantes sauvages, arbres et arbustes) pour l'utiliser, pour le cultiver, il perturbe son fonctionnement. La structure du sol est fragilisée, la dynamique des éléments dont l'eau est modifiée. Ces modifications, ces transformation peuvent, dans de nombreux cas, conduire à la dégradation des sols, voire à la désertification. Les principales dégradations sont anthropiques : agriculture intensive non raisonnée, déforestation, surpâturage, pollutions industrielles, irrigation ...

Les apports excessifs d'engrais et l'utilisation abusive des produits phytosanitaires conduisent vers la pollution des sols mais également des eaux qui y circulent et qui rejoignent les nappes phréatiques et les diverses sources d'eau.

Cette dégradation risque de s'aggraver si rien n'évolue dans les pratiques agricoles et environnementales. Avec la réduction et l'appauvrissement des surfaces destinées à produire des aliments pour près de 8 milliards d'habitants, la prospective alimentaire devient le défi majeur des prochaines décennies.

Photo 40 - Anthroposol  constitué de divers matériaux puis revêtu d'un matériel imperméable. Dans la couche de surface, on note une teneur importante en chrome, en nickel et en zinc. Une avenue de la ville d'Angers, département du Maine et Loire (Photo C. Mathieu).

Bibliographie

Anonyme, 1979 – "L’homme à la conquête des sols", La Nature, 88, Hachette.

Cheverry Cl et Gascuel Ch., 2009 – "Sous les pavés, la terre", Omni science, Montreuil.

Fénelon P., 1970 – "Vocabulaire de géographie agraire", Fac. des lettres et Sc. Humaines de Tours.

Georges P., 1990 – "Dictionnaire de la géographie", Presse universitaire de France.

Hénin S., Gras R. et Monnier G., 1969 – "Le profil cultural. L’état physique du sol et ses conséquences agronomiques", Masson.

Labeuche J., Laurent F. et Roger-Estrade J., coord., 2014 – "Faut-il travailler le sol ?", Arvalis et Quae.

Mathieu C., 2009 – "Les principaux sols du monde, voyage à travers l’épiderme vivant de la planète Terre", Lavoisier, Tec et Doc.

Mathieu C. et Chossat J. Cl., 2018 – "Les divers modes d’irrigation, de la source à la parcelle", Lavoisier, Tec et Doc.

Mathieu C. et Lozet J., 2011 – "Dictionnaire encyclopédique de Science du sol", Lavoisier, Tec et doc.

Mazoyer M., 1987 – "Dynamique des systèmes agraires", Ministère de la recherche et de la technologie, Paris.

Risler E et Wery G., 1916 – "Irrigations et drainages", Encyclopédie agricole, J. B. Baillières et fils.

Valadas B., 1984 – "Les hautes terres du Massif central français : contribution à l’étude des morphodynamiques récentes sur versants cristallins et volcaniques", Thèse de Doctorat d’Etat, Université de Paris I.