LES MÉCANISMES D’ÉROSION : Comprendre, mesurer, prévenir et restaurer l’érosion des sols

L’érosion est l’un des processus majeurs de dégradation des sols.

Elle correspond à l’arrachement, au transport puis au dépôt de particules de sol sous l’action d’agents naturels ou anthropiques.

Elle ne doit pas être confondue avec la simple dégradation de la structure du sol : un sol peut être déstructuré sans encore perdre beaucoup de matière, tandis que l’érosion implique un déplacement de matière.

Dans le cadre de l’agroclimatologie et de la méthode Omakëya™, l’érosion doit être étudiée comme un phénomène systémique reliant :

climat ;
pluie ;
vent ;
température ;
topographie ;
sol ;
végétation ;
biodiversité ;
hydrologie ;
pratiques agricoles ;
urbanisation ;
artificialisation.

L’objectif n’est donc pas seulement de « lutter contre l’érosion », mais de maintenir le sol en place, restaurer sa structure, ralentir les flux et recréer une couverture biologique permanente.

1. Les quatre grandes familles d’érosion

On peut distinguer quatre grands mécanismes correspondant à ceux étudiés dans ce tome :

Érosion hydrique

L’eau arrache et transporte les particules.

Érosion éolienne

Le vent arrache, transporte et dépose les particules.

Érosion thermique

Les variations de température provoquent des contraintes physiques susceptibles de fragmenter les matériaux et d’accélérer leur altération.

Érosion biologique

Les organismes vivants peuvent contribuer à l’érosion ou à la déstabilisation mécanique des matériaux, mais ils jouent également un rôle majeur dans les processus inverses de formation et stabilisation des sols.

Il faut donc traiter cette dernière catégorie avec davantage de nuance que les trois premières.

2. Le cycle général de l’érosion

Le processus peut être représenté ainsi :

        ALTÉRATION
            ↓
      fragmentation
            ↓
       ARRACHEMENT
            ↓
        TRANSPORT
            ↓
          DÉPÔT
            ↓
     SÉDIMENTATION

À l’échelle d’un bassin versant :

VERSANT
   ↓
érosion
   ↓
transport
   ↓
ruisseau
   ↓
rivière
   ↓
plaine alluviale
   ↓
lac / estuaire / mer

Une particule peut ainsi parcourir quelques centimètres comme plusieurs centaines de kilomètres.

3. Érosion et altération : deux phénomènes différents

Il faut distinguer :

Altération

Transformation ou désagrégation de la roche sur place.

Érosion

Enlèvement et transport des matériaux.

Par exemple :roche→alteˊration→particules→eˊrosion→transport

Cette distinction est fondamentale en pédologie.

4. Pourquoi le sol est particulièrement vulnérable

Le sol agricole de surface est une ressource extrêmement particulière.

Il contient :

matière minérale ;
matière organique ;
bactéries ;
champignons ;
racines ;
faune ;
nutriments ;
eau ;
carbone.

Or la partie la plus fertile est généralement concentrée dans les horizons superficiels.

Une perte de quelques millimètres peut donc représenter une perte agronomique beaucoup plus importante que ne le laisse penser son épaisseur.

5. Le rôle de la couverture végétale

La végétation constitue une protection majeure.

Elle agit de plusieurs manières :

interception des gouttes ;
ralentissement de l’eau ;
protection contre le vent ;
fixation mécanique par les racines ;
alimentation biologique du sol ;
amélioration de la structure ;
augmentation de l’infiltration.

On obtient :veˊgeˊtation→structure+infiltration+protection→eˊrosion↓

6. ÉROSION HYDRIQUE

6.1 Le rôle de la pluie

Une pluie peut agir directement sur le sol par l’énergie cinétique des gouttes.

Une goutte frappant un sol nu provoque :

projection de particules ;
destruction d’agrégats ;
déplacement de limons ;
colmatage des pores.

Ce phénomène est appelé effet splash.

7. L’effet splash

Schématiquement :

          💧
          ↓
       ↙  ↓  ↘
      •   •   •
──────────────────
      SOL NU

Les particules sont projetées dans différentes directions.

La répétition de milliers ou millions d’impacts pendant une pluie peut fortement dégrader la surface.

8. La battance

Sur certains sols, notamment riches en limons, les impacts des gouttes peuvent provoquer la désagrégation des agrégats.

Les particules fines bouchent alors les pores de surface.

On obtient une croûte :

🌧️🌧️🌧️
────────────
████████████  ← croûte
░░░░░░░░░░░░

Cette battance peut provoquer :

infiltration réduite ;
ruissellement accru ;
émergence difficile des plantules ;
érosion accrue lors des pluies suivantes.

Il existe donc une boucle de rétroaction :pluie→battance→infiltration↓→ruissellement↑→eˊrosion↑

9. Érosion en nappe

Lorsque l’eau s’écoule de manière relativement diffuse sur une surface :

\\\\\\\\\\\\\\\\
\\\\\\\\\\\\\\\\
\\\\\\\\\\\\\\\\

elle peut enlever une mince couche de sol.

C’est l’érosion en nappe.

Elle est particulièrement dangereuse parce qu’elle peut être difficile à percevoir au début.

10. Érosion diffuse

Une parcelle peut perdre progressivement de la terre sans présenter de ravine spectaculaire.

On peut observer :

éclaircissement de l’horizon superficiel ;
apparition de cailloux ;
baisse de matière organique ;
baisse de fertilité ;
accumulation en bas de pente.

Le phénomène peut être lent mais cumulatif.

11. Érosion en rigoles

Lorsque les écoulements commencent à se concentrer :

surface
───────────────
      \  /
       \/
       ||
       ||
       ||

des petites rigoles apparaissent.

Elles constituent un stade intermédiaire entre érosion diffuse et ravinement.

12. Ravinement

Lorsque les écoulements deviennent fortement concentrés, ils peuvent créer des ravines.

VERSANT
───────────────
       \
        \
         \____
              \__
                 \___

Les ravines peuvent devenir :

profondes ;
difficiles à franchir ;
très stables géométriquement ;
extrêmement productrices de sédiments.

13. Érosion des berges

Les cours d’eau peuvent éroder leurs berges par :

vitesse du courant ;
crues ;
affouillement ;
instabilité gravitaire ;
variation de niveau.

La végétation rivulaire joue alors un rôle majeur.

14. Érosion des sols agricoles

Les facteurs aggravants sont notamment :

sol nu ;
labour ;
absence de couverture hivernale ;
forte pente ;
compactage ;
manque de matière organique ;
circulation des engins ;
orientation des rangs dans le sens de la pente.

15. Le sens des travaux agricoles

Un travail du sol suivant la pente peut favoriser la concentration de l’eau :

Alors que des dispositifs suivant les courbes de niveau peuvent ralentir les flux :

────────────
────────────
────────────

Les courbes de niveau constituent donc un élément fondamental de certaines stratégies antiérosives.

16. Érosion des sols viticoles

Les vignobles peuvent être particulièrement sensibles lorsque :

rangs orientés dans le sens de la pente ;
inter-rangs nus ;
sol compacté ;
pluies intenses ;
faible couverture végétale.

Les inter-rangs végétalisés constituent souvent un levier important de protection, à adapter aux contraintes hydriques et agronomiques locales.

17. Érosion dans les jardins

Même un petit jardin peut être concerné.

Zones sensibles :

potager récemment travaillé ;
talus ;
terrain en pente ;
sol nu ;
allées ;
zones de ruissellement concentré.

La petite échelle ne supprime pas les mécanismes physiques.

18. Érosion et aménagement du terrain

La création de :

buttes ;
terrasses ;
chemins ;
talus ;
fossés ;

modifie les trajectoires de l’eau.

Un aménagement mal conçu peut donc déplacer le problème plutôt que le résoudre.

19. ÉROSION ÉOLIENNE

Le vent peut déplacer les particules lorsque sa force dépasse la résistance du sol.

Les particules sont transportées selon plusieurs modes :

Suspension

Très petites particules.

Saltation

Particules qui effectuent des bonds successifs.

Reptation

Particules plus grosses se déplaçant près du sol.

20. Schéma de transport éolien

VENT → → → → → →

   ·       ·
      ·
 •       •
    •
────────────────────
       SOL

Les grains peuvent être :

soulevés ;
transportés ;
projetés ;
redéposés.

21. Les sols les plus sensibles

Les sols sont particulièrement vulnérables lorsqu’ils présentent :

particules fines ;
surface sèche ;
absence de végétation ;
faible rugosité ;
faible cohésion.

Les zones agricoles après récolte peuvent donc devenir très exposées.

22. Le rôle de la rugosité

Une surface irrégulière ralentit le vent au niveau du sol.

Les mottes, résidus et végétaux peuvent :

réduire la vitesse ;
piéger les particules ;
casser les flux d’air.

23. Haies et brise-vent

Une haie peut réduire la vitesse du vent.

Mais un brise-vent totalement imperméable n’est pas toujours optimal.

Une structure semi-perméable peut produire une zone de réduction du vent plus progressive.

VENT → → → → → → →


       🌳🌳🌳
      🌳🌳🌳🌳
       🌳🌳🌳

   zone protégée
────────────────────

Le choix de la hauteur, de la densité et de l’orientation doit être adapté au site.

24. ÉROSION THERMIQUE

Le terme « érosion thermique » doit être employé avec prudence.

La température agit principalement en provoquant ou accélérant :

dilatation ;
contraction ;
dessiccation ;
fissuration ;
gel-dégel ;
altération minérale.

Ces phénomènes peuvent ensuite faciliter l’action de l’eau, du vent ou de la gravité.

25. Dilatation et contraction

Les matériaux se dilatent généralement lorsqu’ils chauffent et se contractent lorsqu’ils refroidissent.

Des cycles répétés peuvent générer des contraintes.

Dans certains matériaux :

chauffage
   ↓
dilatation
   ↓
refroidissement
   ↓
contraction
   ↓
microfissures
   ↓
fragmentation

26. Gel-dégel

Dans les régions froides :eau→glace

L’eau augmente de volume lors de la congélation.

Elle peut exercer une pression dans les fissures.

Puis :

gel
 ↓
expansion
 ↓
fissuration
 ↓
dégel
 ↓
eau
 ↓
nouveau gel

Des cycles répétés peuvent fragmenter les matériaux.

27. Dessiccation

Les sols argileux peuvent subir des cycles :humide↔sec

avec :

retrait ;
fissuration ;
réhydratation ;
gonflement.

Les fissures peuvent ensuite devenir des voies privilégiées pour l’eau.

28. Effet des vagues de chaleur

Une forte sécheresse combinée à des températures élevées peut :

dessécher la surface ;
réduire la couverture végétale ;
augmenter la fragilité des agrégats ;
favoriser les fissures ;
accroître la vulnérabilité aux pluies intenses suivantes.

On obtient une succession climatique particulièrement dangereuse :seˊcheresse→sol deˊgradeˊ→orage intense→ruissellement→eˊrosion

29. ÉROSION BIOLOGIQUE

Cette catégorie mérite une distinction importante.

Les organismes peuvent :

provoquer ou accélérer localement la déstabilisation ;

mais aussi :

construire et stabiliser les sols.

Il faut donc éviter de considérer toute action biologique comme érosive.

30. Racines et fissuration

Les racines peuvent exercer des forces mécaniques.

Elles peuvent :

pénétrer dans les fissures ;
les élargir ;
fragmenter certains matériaux.

Mais elles contribuent simultanément à :

stabiliser le sol ;
créer des biopores ;
augmenter l’infiltration ;
produire de la matière organique.

L’effet net dépend donc du contexte.

31. Animaux fouisseurs

Les animaux fouisseurs peuvent déplacer des quantités importantes de terre :

taupes ;
campagnols ;
lapins ;
blaireaux ;
fourmis ;
termites ;
certains crustacés terrestres.

Leur activité participe à la bioturbation.

Elle peut localement déstabiliser une pente mais aussi mélanger et structurer le sol.

32. Lombrics

Les lombrics sont généralement davantage associés à la bioturbation et à la stabilisation structurale qu’à l’érosion.

Ils :

creusent des galeries ;
transportent de la matière ;
produisent des agrégats ;
favorisent l’infiltration.

Leur rôle est donc souvent favorable à la réduction du ruissellement.

33. Végétation : facteur de stabilisation

Les racines constituent une armature biologique.

      🌿
      │
──────┼────────
   \  │  /
    \ │ /
     \│/
      │
   racines

Elles peuvent augmenter :

cohésion apparente ;
résistance au cisaillement ;
stabilité des agrégats ;
infiltration.

34. Micro-organismes

Bactéries et champignons contribuent à la formation de structures organo-minérales.

Certains microorganismes produisent des substances favorisant l’agrégation.

Les champignons peuvent également créer un réseau physique reliant les particules.

La vie du sol devient donc un agent de stabilisation physique.

35. Le rôle du mulch

Un paillage constitue une protection directe contre :

impact des gouttes ;
dessiccation ;
vent ;
variations thermiques.

Il peut également favoriser :

activité biologique ;
infiltration ;
maintien de l’humidité.

36. Le rôle de la couverture permanente

L’une des stratégies les plus puissantes est :sol couvert→eˊrosion↓

La couverture peut être :

végétale vivante ;
résidus ;
feuilles ;
mulch ;
BRF ;
couverture morte.

37. L’érosion comme problème de bassin versant

Il ne faut pas toujours chercher la cause au lieu où les dégâts apparaissent.

Une parcelle peut recevoir des sédiments provenant :

parcelle amont
      ↓
      ↓
      ↓
   votre terrain
      ↓
   accumulation

L’étude doit donc considérer le bassin versant contributif.

38. Bilan sédimentaire

À l’échelle d’un territoire :eˊrosion amont−deˊpoˆt=exportation nette

Cette notion de bilan est fondamentale.

Une rivière peut transporter beaucoup de sédiments sans que tout provienne de l’érosion actuelle des terres agricoles : les stocks anciens, les berges, les ravines et les zones alluviales peuvent également contribuer.

39. Mesurer l’érosion

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées.

Observation

ravines ;
dépôts ;
cailloux déchaussés ;
racines exposées.

Mesure

piquets d’érosion ;
pièges à sédiments ;
pluviomètres ;
mesures topographiques.

Analyse

SIG ;
photogrammétrie ;
drone ;
LiDAR ;
télédétection.

40. Pièges à sédiments

Un dispositif simple peut permettre de mesurer :Ms=masse de seˊdiments collecteˊs

sur une période donnée.

On peut alors suivre :A×tMs

en kg/m²/an, selon le protocole.

41. Cartographie par drone

Un drone peut permettre de comparer des modèles numériques de surface :MNSt1vsMNSt2

On peut alors détecter :

ravinement ;
dépôts ;
évolution des talus ;
déplacement de terre.

Cette méthode devient particulièrement puissante lorsqu’elle est répétée régulièrement.

42. Modèles d’érosion

À l’échelle agricole et territoriale, plusieurs modèles existent.

Parmi les approches classiques :

USLE ;
RUSLE ;
WEPP ;
modèles hydrologiques distribués ;
modèles sédimentaires.

La célèbre équation USLE s’écrit :A=RKLSCP

où les différents facteurs représentent notamment :

érosivité des pluies ;
érodibilité du sol ;
longueur de pente ;
pente ;
couverture ;
pratiques de conservation.

Elle permet d’estimer une perte moyenne de sol dans certaines conditions d’utilisation.

43. Attention aux modèles

Un modèle d’érosion n’est pas une mesure directe.

Il dépend :

des données d’entrée ;
des hypothèses ;
de l’échelle ;
de la calibration ;
du domaine de validité.

Il doit donc être utilisé comme outil d’aide à la décision, et non comme vérité absolue.

44. Érosion et changement climatique

Le changement climatique peut modifier :

intensité des pluies extrêmes ;
fréquence des sécheresses ;
couverture végétale ;
durée des sols nus ;
fréquence des incendies ;
régime des vents.

Une augmentation des événements extrêmes peut donc accroître le risque d’érosion même si la pluviométrie annuelle totale évolue peu.

45. Après incendie

Un incendie important peut provoquer :

destruction de la végétation ;
perte de litière ;
modification de la structure ;
hydrophobicité de certains sols ;
forte exposition à la pluie.

Lors des premières pluies suivant l’incendie :sol nu+pente+orage→eˊrosion treˋs importante

La restauration post-incendie doit donc accorder une priorité majeure à la protection du sol.

46. Les stratégies Omakëya™ de lutte contre l’érosion

On peut organiser les solutions selon une hiérarchie.

1. Couvrir

Végétation, mulch, résidus.

2. Structurer

Racines, matière organique, agrégats.

3. Ralentir

Haies, bandes végétales, obstacles biologiques.

4. Infiltrer

Restaurer la porosité.

5. Stocker

Mares, zones humides, noues.

6. Répartir

Éviter les concentrations brutales.

7. Sécuriser

Prévoir des voies d’écoulement pour les événements extrêmes.

47. Haies antiérosives

Une haie positionnée transversalement à la pente peut :

ralentir le ruissellement ;
piéger des sédiments ;
favoriser l’infiltration ;
stabiliser le sol par les racines ;
créer de la biodiversité.

Mais une haie ne doit pas être implantée sans comprendre le fonctionnement hydraulique global.

48. Baissières et courbes de niveau

Une baissière peut intercepter temporairement les écoulements :

PENTE
\\\\\\\\\\\\\\\\

───────────────
       noue
───────────────

\\\\\\\\\\\\\\\\

Elle doit être dimensionnée selon :

surface contributive ;
pluie de projet ;
pente ;
infiltration ;
capacité de stockage ;
stabilité ;
exutoire de sécurité.

49. Terrasses

Sur certaines pentes, les terrasses peuvent réduire fortement la longueur de ruissellement.

Mais elles représentent des ouvrages importants.

Elles doivent prendre en compte :

stabilité ;
drainage ;
surcharge ;
érosion interne ;
débordement.

50. Restaurer un sol érodé

La restauration peut comprendre :

Court terme

protection du sol ;
paillage ;
fascines ;
limitation du trafic ;
ouvrages temporaires.

Moyen terme

couverts végétaux ;
haies ;
racines ;
amélioration organique.

Long terme

reconstruction du profil ;
restauration hydrologique ;
diversification végétale ;
augmentation de la matière organique.

51. Le principe « ralentir l’eau »

Dans une approche Omakëya™, on cherche rarement à imposer brutalement un obstacle à l’eau.

On cherche plutôt à augmenter progressivement la résistance hydraulique :

ruissellement rapide
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓

   végétation
🌿🌿🌿🌿🌿

↓  ↓  ↓
infiltration

        mare
      ┌──────┐
      │      │
      └──────┘

52. Le principe « ne jamais concentrer sans contrôler »

Une erreur fréquente consiste à collecter l’eau provenant de grandes surfaces dans une petite zone.

On peut alors passer de :

ruissellement diffus

à :

jet hydraulique concentré.

Cela peut créer une ravine ou détruire un ouvrage.

Toute concentration doit donc être accompagnée d’un dimensionnement et d’un exutoire sécurisé.

53. Tableau de diagnostic

Symptôme	Mécanisme probable	Priorité
croûte superficielle	battance	élevée
terre projetée	splash	moyenne
rigoles	ruissellement concentré	élevée
ravines	érosion concentrée	très élevée
poussière	érosion éolienne	élevée
racines exposées	érosion hydrique	élevée
talus instable	ruissellement / gravité	très élevée
sédiments dans une mare	érosion amont	élevée

54. Tableau de bord Omakëya™

Le suivi peut intégrer :

KPI	Unité
perte de sol estimée	t/ha/an
sédiments exportés	kg/an
surface érodée	m²
profondeur moyenne des ravines	cm
longueur des ravines	m
ruissellement	m³
débit de pointe	m³/s
couverture végétale	%
sol nu	%
matière organique	%
infiltration	mm/h
turbidité	NTU
stabilité des agrégats	%

55. Un KPI particulièrement intéressant

On peut suivre la proportion de sol protégé :Cs=AtotaleAcouvert×100

avec :

Acouvert = surface couverte ;
Atotale = surface étudiée.

L’objectif est généralement de maintenir un sol couvert aussi longtemps que possible, tout en tenant compte des besoins spécifiques des cultures.

56. Un second indicateur : exportation de sédiments

On peut suivre :Es=AMs

où :

Ms = masse de sédiments exportés ;
A = surface contributive.

Cela permet de comparer différents secteurs.

57. Un troisième indicateur : efficacité antiérosive

Pour comparer deux situations :η=1−EavantEapreˋs

Par exemple, une diminution de l’exportation de 100 à 30 unités donne :η=70%

Les unités et le protocole doivent évidemment rester identiques entre les deux périodes.

58. Une vision systémique

L’érosion n’est presque jamais un phénomène isolé.

Elle peut être provoquée ou amplifiée par :

COMPACTAGE
     ↓
infiltration ↓
     ↓
ruissellement ↑
     ↓
érosion ↑
     ↓
matière organique ↓
     ↓
structure ↓
     ↓
infiltration ↓

Il existe donc une boucle de dégradation.

59. Mais il existe aussi une boucle de restauration

COUVERTURE VÉGÉTALE
       ↓
racines
       ↓
agrégats
       ↓
porosité
       ↓
infiltration
       ↓
ruissellement ↓
       ↓
érosion ↓
       ↓
sol conservé
       ↓
biodiversité ↑

C’est précisément ce type de boucle positive que cherche à construire l’ingénierie écologique Omakëya™.

60. L’érosion est un phénomène naturel indispensable à la dynamique géologique de la planète. Le problème apparaît lorsque la vitesse de perte du sol dépasse sa capacité naturelle de formation et de restauration.

Dans un système agricole ou un jardin, la question fondamentale n’est donc pas :

« Comment empêcher toute érosion ? »

mais :

« Comment maintenir un taux d’érosion compatible avec la formation, la fertilité et le fonctionnement écologique du sol ? »

La stratégie Omakëya™ consiste à agir simultanément sur les causes :couvrir→structurer→infiltrer→ralentir→stocker→stabiliser

L’enjeu dépasse largement la conservation d’une parcelle.

Conserver le sol, c’est conserver l’eau, le carbone, les nutriments, les microorganismes, les racines et donc une partie essentielle de la capacité d’un écosystème à résister au climat futur.