La dégradation anthropique des sols et son impact sur l’environnement

La dégradation anthropique des sols et son impact sur l’environnement

Définition de la dégradation des sols

La dégradation des sols correspond à un déclin prolongé de leurs propriétés provoqué par le développement de l’industrialisation, de l’urbanisation et de l’agriculture intensive (Bai et Dent, 2006 ; UNEP, 2007). C’est un phénomène fréquent qui peut avoir des causes naturelles (liées à la topographie et au climat), ou des causes humaines, dites anthropiques qui sont prépondérantes (Mimoune, 1995 ; Shifang et al., 2008 ; Slimani et al., 2010 ; Gan et al., 2012). Les sols anthropisés représentent d’importants sujets d’études en raison de leur nombre qui ne cesse d’augmenter. En effet, dès la fin des années 40 jusqu’au début des années 90, la dégradation des terres agricoles, est attribuée, pour plus de 90%, au surpâturage, à la déforestation et à des pratiques agricoles inappropriées ainsi qu’aux pratiques culturales ou pastorales inadéquates (surexploitation) ou à la destruction du couvert végétal (FAO, 2008). Ajoutant à cela la pollution d’autres sites par des composites rejetés par l’homme lors de différentes opérations (exploitation minière, dépôts de boues de dragages ou l’utilisation des carrières…) (Kozdroj et Van Elsas, 2000 ; Zhang et Chu, 2011 ; Wilson et Hanlon, 2012 ; Theodorakopoulos, 2013).

La conjugaison de l’effet néfaste de l’ensemble de ces facteurs affecte rapidement et de façon dramatique les caractéristiques et les fonctions naturelles du sol (pH, aération, cycles biogéochimiques…) (Lehmann et Stahr, 2007), en entrainant des modifications de la diversité taxonomique et de la fonctionnalité des communautés microbiennes natives (Dequiedt et al., 2009). Ces pratiques peuvent aussi provoquer des perturbations et des dégâts de divers processus de l’écosystème (Jaffré et Rigault, 1991), engendrant ainsi une dégradation du sol notamment la rétention d’eau, la réduction de la concentration de minéraux essentiels et l’augmentation des métaux lourds toxiques (Ramakrishna et Narasimham, 1988; Sarrailh, 1990 ; Tsutui, 1991). Ce phénomène d’anthropisation est malheureusement largement observé sur le pourtour méditerranéen.

Les sites miniers et les carrières

Les sites miniers et les carrières existent depuis l’antiquité quand l’homme préhistorique a commencé à explorer le sol à la recherche de minerais pour fabriquer des armes, des pigments et des outils. Il trouvait des morceaux de cuivre, d’or et d’argent natifs ainsi que des pierres précieuses dans les ruisseaux et dans le sol. L’exploitation était déjà une activité courante quand Stonehenge et les pyramides d’Égypte ont été construits (Anonyme 1 in Taleb, 2012). À partir du XIXe siècle, les progrès des technologies et de la géologie ont permis d’exploiter plus rapidement des gisements de plus en plus profonds ou étendus selon le type d’exploitation. Les sites exploités sont classées en deux catégories selon les substances (minérales ou fossiles) renfermées au sein de la terre ou existantes à la surface : les mines et les carrières. Les mines et les carrières, qu’elles soient des exploitations souterraines ou à ciel ouvert, ont pour but de récupérer les matières minérales présentes à la surface du globe et qui ont une valeur économique (GTZ : Agence pour la coopération technique, 2001).

La distinction entre mines et carrières, ne dépend pas du mode d’extraction (souterraine ou à ciel ouvert) mais des substances extraites du site. En effet, les substances extraites des mines, utilisées à des fins industrielles, sont généralement des combustibles, des métaux, des éléments radioactifs et quelques minéraux, alors que les substances extraites des carrières, utilisées le plus souvent dans le domaine de la construction, englobent généralement le sable, l’argile, l’ardoise, le calcaire, le gypse…). Il faut noter que, près de 90% des substances extraites dans le monde proviennent d’exploitations à ciel ouvert (GTZ, 2001).

Les mines et les carrières en Algérie

Selon le bilan des activités minières de la Direction Générale des Mines (DGM) effectué en 2010, l’Algérie comptait, en 2009, 1147 exploitations minières en activité réparties dans les 48 wilayas (DGM, 2010). Ces exploitations ont permis de répondre aux besoins essentiels de l’économie nationale en produits miniers et notamment en substances minérales destinées aux matériaux de construction nécessaires à la réalisation d’importants programmes du gouvernement, à savoir la construction des infrastructures routières, ferroviaires, aéroportuaires, de santé, de logements etc. reparties à travers l’ensemble du territoire national (DGM, 2010). Parmi les trente substances produites à travers le territoire national, le sable naturel compte parmi les plus importantes occupant ainsi la 3ème place (DGM, 2010). Il est extrait des différentes carrières du littoral et constitue la principale source d’approvisionnement dans le domaine des travaux publics.

En effet, il est utilisé pour répondre à des besoins économiques et sociaux en procédant à de nombreux aménagements notamment en matière d’habitat et de réseaux routiers dus à l’accroissement démographique (Ighilhariz et al., 2013 in Duponnois et al.,2013 ; Brahimi, 2011 ; Mansouri, 2010). Selon un rapport officiel élaboré en 2010 par ENG (Entreprise nationale des granulats), 120 carrières de sable sont recensées à travers le littoral algérien. L’exploitation du sable joue un rôle capital dans le développement du pays, mais comme toute activité, elle a des répercussions plus ou moins néfastes sur l’environnement, caractérisées par des bouleversements topographiques, la pollution et la diminution ou la disparition de la faune et de la flore (Aliouche, 2008 ; Khalfi et Taleb, 2014). La loi 01/10, du 03 juillet 2001, portant loi minière, met l’accent sur la remise en état des lieux soit au fur et à mesure de l’avancement des travaux, soit à la fin de l’exploitation. Parmi les carrières les plus importantes, actuellement en activité, la carrière de Terga occupe une grande surface de la Wilaya d’Ain Temouchent dans l’ouest algérien.

Avantages de la revégétalisation

Le rétablissement du couvert végétal sur un site dégradé offre de nombreux avantages, notamment, limiter l’érosion du sol provoquée soit par l’homme (pratiques agricoles, exploitations forestières, pâturages, exploitations minières…) ou par l’eau (érosion hydrique) ou le vent (érosion éolienne) (Jaffré et al., 1977 ; El Euch, 2000 ; Amrani et al., 2010 ; Laroche, 2011). La recolonisation par les plantes permet au sol d’avoir une meilleure rétention d’eau et permet les échanges gazeux (Diaz-Zorita et al., 2002). En effet, la formation d’acides humiques et fulviques, due à la décomposition des résidus végétaux, permet la fixation des éléments minéraux et provoque le développement d’agrégats qui engendrent une augmentation de la porosité du sol, de sa perméabilité et de la rétention d’eau (Jaffré et al., 1994; Dubourguier et al., 2001) et améliore ainsi la circulation de l’air. Les microorganismes du sol, en particulier les champignons mycorhizien à arbuscule (CMA) jouent également un rôle primordial dans l’agrégation des particules de sols (Tisdall et Odes, 1982; Miller et Jastrow, 2000; Rillig, 2004).

Une corrélation positive entre la présence des hyphes fongiques et la stabilité des agrégats dans des écosystèmes a été décrite (Miller et Jastrow, 2000). Les végétaux représentent également un réservoir notable de carbone, d’azote et d’autres éléments minéraux. Ils jouent un rôle de régulateur thermique en diminuant l’échauffement du sol lors de canicules (Rey et al., 2004) et servent d’habitat à la faune. Cette dernière participe à son tour au fonctionnement de la flore en favorisant son développement via le transport de semences et la pollinisation (Charles-Dominique, 1995). L’installation de la flore contribue également à la conservation de la biodiversité, à la lutte contre la désertification, à l’amélioration des propriétés physicochimiques du sol, à la préservation du paysage culturel et naturel ainsi qu’à valoriser les connaissances et méthodes locales de production. Tous ces bénéfices offerts par les végétaux font de la revégétalisation une technique de restauration efficace.

Les différents essais de la revégétalisation

Les premiers essais de revégétalisation de la sablière de Terga ont été réalisés par les services des forêts en 1998 (Ghodbani, 2009), en introduisant quelques espèces végétales tel que Acacia saligna et Retama monosperma. Cette revégétalisation a échoué, mais une recolonisation spontanée du site par les espèces autochtones, a permis de restituer un couvert végétal après plusieurs années. Il est constitué des deux espèces introduites (Acacia saligna et Retama monosperma) et des espèces herbacées fixatrices et non fixatrices d’azote tels que Lotus creticus, Lotus variegata, Arundo donax, Phragmites communis, Ephedrafragilis…(Nehila, 2016). Suite à une convention entre le Laboratoire de Biotechnologie des Rhizobia et Amélioration des Plantes (LBRAP) de l’université d’Oran1 Ahmed Ben Bella et l’Entreprise Publique Communale de Terga (EPCT) et dans le cadre de divers projets de recherche nationaux (PNR, CNEPRU) et internationaux (Tassili, JEAI-IRD), une stratégie de revégétalisation a été entreprise dès 2009. Cette stratégie est basée sur l’association plantes-microorganismes sélectionnés.

En effet, des légumineuses locales ont été introduites dans une parcelle du site de la carrière, inoculées au préalable et mis en culture en serre avec des bactéries fixatrices d’azote et des champignons mycorhiziens (CMA) testés au laboratoire et en pépinières (Mansouri, 2010). L’assemblage de ces trois éléments (plante-CMA-Rhizobium) a conduit à la constitution d’un système biologique plantesmicroorganismes favorisant l’installation des végétaux dans les milieux fortement carencés en azote, un développement optimal du système racinaire et la formation de nombreuses nodosités fixatrices d’azote (Mansouri, 2010). Cette stratégie s’est avérée très efficace et constitue actuellement l’un des modèle les plus rentable pour d’éventuels programmes de revégétalisation. Une autre stratégie de revégétalisation a été aussi proposée par le laboratoire LBRAP en concertation avec les partenaires nationaux et français en avril 2012 et qui consiste en l’introduction de deux essences forestières non fixatrices d’azote (Tetraclinis articulata et Schinus terebinthifolius) associées ou non à deux légumineuses (Retama monosperma et Lotus creticus).

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Table des matières

Introduction
Chapitre I : Etude Bibliographique
Partie 1 : La dégradation anthropique des sols et son impact sur l’environnement
1.1. Définition de la dégradation des sols
1.2. La dégradation dans la région méditerranéenne
1.3. Les sites miniers et les carrières
1.4. Impact des exploitations sur l’environnement
1.4.1. Impact biologique
1.4.2. Impact sur l’atmosphère
1.4.3. Impact sur le paysage
1.5. Les mines et les carrières en Algérie
1.6. La carrière de Terga
1.7. Impact environnemental de l’exploitation
1.7.1. Impact sur le paysage
1.7.2. Impact sur l’activité agricole
1.7.3. Impact sur la dynamique du littorale
1.7.4. Impact sur le sol
Partie 2 : Revégétalisation des sites dégradés
2.1. Définition de la revégétalisation
2.2. Avantages de la revégétalisation
2.3. La revégétalisation de la sablière de Terga
2.4. Les différents essais de la revégétalisation
Partie 3: Diversité de la microflore du sol
3.1. Les microorganismes du sol
3.2. Le rôle des microorganismes dans l’environnement
3.3. Différentes techniques d’étude de la diversité microbienne du sol
3.3.1. Les techniques classiques ou cultivables
3.3.1.1. Dénombrement des microorganismes
3.3.1.2. Isolement des microorganismes
3.3.1.3. Identification et classification des microorganismes
3.3.2. Les techniques moléculaires
3.3.2.1. Extraction d’acides nucléiques
3.3.2.2. Amplification des gènes extraits
3.3.2.3. Quantification par PCR en temps réel
3.3.3.Méthodes d’empreinte moléculaire (Fingerprinting)
3.3.3.1. DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) / TGGE (Temperature Gradient Gel
Electrophoresis)
3.3.3.2. SSCP (Single Strand Conformation Polymorphism) / CE-SSCP (Capillarity Electrophoresis
Single Strand Conformation Polymorphism)
3.3.3.3. RFLP (Restriction Fragment Lenght Polymorphism) / ARDRA (Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis) / T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism)
3.3.3.4. RISA (Ribosomal IntergenicSpacerAnalysis) / ARISA (Automated Ribosomal
IntergenicSpacerAnalysis)
3.3.4. Autres méthodes pour étudier les communautés microbiennes
3.3.4.1. FISH (Fluorescence in situ Hybridization)
3.3.4.2. SIP (Stable Isotope Probing)
3.3.4.3. Les micropuces à ADN
3.3.4.4. Le séquençage
3.3.4.5. Le séquençage haut débit
3.3.5. Les principaux inconvénients des techniques moléculaires
Chapitre II : Matériel et Méthodes
1. Présentation du site
2. Echantillonnage
3. Dénombrement des microorganismes du sol
4. Analyses physicochimiques du sol
4.1. Analyse granulométrique
4.2. Mesure de la conductivité électrique
4.3. Mesure du pH
4.4. Matière organique
4.5. Phosphore assimilable
4.6. Azote total
4.7. Analyses statistiques des paramètres physicochimiques du sol
5. Extraction de l’ADN
6. Amplification de l’espace intergénique (IGS)
7. L’analyse de l’espace Intergénique ribosomal (RISA) des communautés bactériennes extraites des échantillons et l’analyse statistique
8. Comparaison entre la structure des communautés bactériennes et les caractéristiques
physicochimiques des sols
Chapitre III : Résultats
1. Analyses physicochimique du sol
2. Dénombrement des microorganismes du sol
3. Extraction de l’ADN et amplification de la région IGS
4. Analyse de l’espace intergénique ribosomal (RISA)
5. Evolution de la structure des communautés bactériennes
5.1. Evolution de la structure des communautés bactériennes dans la forêt native et le
site recolonisée
5.2. Evolution de la structure des communautés bactérienne des sols nus
5.3. Evolution de la structure des communautés bactériennes dans le site de
revégétalisation
6. Relations entre la structure des communautés bactériennes et les caractéristiques
physicochimiques des sols
Chapitre IV : Discussion
1. Dénombrement des microorganismes du sol
2.Analyses physicochimiques
3.Evolution de la structure des communautés bactériennes
3.1. Structure des communautés bactériennes dans la forêt native et le site recolonisé
3.2. Structure des communautés bactériennes dans le site de revégétalisation
Conclusion
Références bibliographiques
Annexe

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