Géologie et géomorphologie du bassin versant du lac Fetzara

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Etude floristique

Plan d’échantillonnage

Pour la réalisation de ce travail, nous avons mis en place un plan d’échantillonnage systématique suivant une grille spatialement référencée, destinée à poursuivre un objectif majeur : la distribution spatiale des composantes floristiques étudiées en rapport avec les pressions de perturbation, pour cela le site a fait l’objet d’un échantillonnage systématique durant deux années consécutives (2014 à 2015), à raison de 2 campagnes par an (printemps et automne) sur les 4 points cardinaux distribués sur les deux transects Nord/Sud et Est/Ouest (figure 11).
Le recouvrement de chacune des 152 espèces floristiques observées a été estimé selon l’échelle de Braun-Blanquet (1932). La méthode consiste, dans une première étape à dresser la liste des plantes présentes sur la surface du relevé. Dans une deuxième étape un indice d’abondance-dominance, estimé selon une échelle d’indices variant de (+) à (5), est attribué à chaque espèce. Les indices traduisent la part de recouvrement de chaque espèce sur la surface du relevé. Ils permettent ainsi de déterminer les espèces dominantes. A ce titre :
– l’indice 5 correspond à un recouvrement > 75 %,
– l’indice 4 correspond à 50-75 %,
– l’indice 3 correspond de 25-50 %,
– l’indice 2 correspond à 5-25 %,
– l’indice 1 correspond à 1-5 %,
– l’indice + correspond à un recouvrement très faible dû à la présence, au niveau de la surface du relevé, uniquement d’un ou de quelques individus.
A titre indicatif, les relevés phytoécologiques ont concerné les communautés phanérogamiques herbacées et ligneuses.
Des quadras de 100 m2 sont appliqués sur des transects de la partie exondée vers la partie inondée.

Identification des espèces

Les taxons ont été identifiés selon les flores de Quézel et Santa (1962-1963) et Maire (1952-1987) d’une part, la Flora d’Italia (Pignatti, 1982) et la flore des champs cultivés (Jauzein, 1995) d’autre part. La nouvelle nomenclature a été mise à jour pour les espèces inventoriées en tenant compte des travaux récents compilés dans l’index synonymique et bibliographique de la flore d’Afrique du Nord (Dobignard et Chatelain, 2010-2013), et le site web de la base des données des plantes d’Afrique (http://www.ville-ge.ch/ musinfo/bd/cjb/africa/ recherche.php?langue=fr).

Appréciation d’abondance des espèces recensées

L’échelle de rareté de la flore de Quézel et Santa (1962-1963) a été utilisée :
– RR : très rare,
– R : rare,
– AR : assez rare,
– AC : assez rare,
– C : commun.
Figure 11. Carte de localisation des points d’échantillonnage

Types biogéographiques et biologiques

Les espèces recensées ont été renseignées par leur type biogéographique : l’index synonymique et bibliographique de la flore d’Afrique du Nord (Dobignard et Chatelain 2010- 2013), Flora Vascular de Andalucía Oriental (Blanca et al., 2009) et leur type biologique selon Raunkiaer (1934) et selon nos propres observations.

Techniques numériques d’analyses des données

Traitements informatiques des données floristiques

Cette étape est celle de l’exploitation des relevés floristiques que nous avons regroupés dans un tableau à double entrée (relevés/espèces). Il comporte la liste floristique de tous les relevés en colonne et en ligne les espèces. Les espèces sont notées selon l’indice d’absence « 0 » et présence «1».
Les traitements statistiques des données ont été effectués sur un tableau Excel à l’aide du logiciel MINITAB 16 Statistical Software.

Analyse Factorielle des Correspondances (AFC)

L’Analyse Factorielle des Correspondances (AFC ) est largement utilisée dans les études écologiques. C’est une technique d’analyse très appropriée pour la détermination (ou la mise en évidence) des gradients écologiques. Pour les considérations d’ordre mathématiques, les principaux ouvrages de référence sont entre autres ceux de Dagnelie (1973) et Benzécri (1980).
Selon Klein (1979), l’AFC permet d’obtenir à la fois la représentation spatiale des relevés en fonction des espèces prises comme axe de coordonnées et parallèlement celle des espèces en fonction des relevés.

Classification ascendante hiérarchique (CAH)

Une partition étant obtenue par troncature du dendrogramme à un certain niveau de similitude (Chessel et al., 2004). La recherche d’une hiérarchie valuée s’appelle une classification hiérarchique, elle peut être ascendante, quand elle associe les objets et les groupes les uns avec les autres pour terminer par un seul groupe ou descendante (divisive), quand elle subdivise les groupes jusqu’à obtenir autant de groupes qu’il y a d’objets (Dufrène, 2003).
La classification ascendante hiérarchique (CAH) consiste à agréger progressivement les individus selon leur ressemblance, mesurée à l’aide d’un indice de similarité ou de dissimilarité. L’algorithme commence par rassembler les paires d’individus les plus ressemblants, puis à agréger progressivement les autres individus ou classes d’individus en fonction de leur ressemblance, jusqu’à ce que la totalité des individus ne forme plus qu’une seule classe. Les classes à un niveau de similarité donné sont des sous-classes d’un niveau supérieur. Autrement dit, le niveau d’agrégation pour 2 paires d’individus n’est jamais inférieur à celui de la troisième paire (Podani et al., 2000). Au total, la racine du dendrogramme obtenu correspond à la classe regroupant l’ensemble des individus.

Analyse Canonique des Correspondances (ACC)

La détermination des facteurs écologiques qui régissent la distribution des espèces dans les deux transects prospectés au niveau du lac Fetzera, est obtenue par l’Analyse Canonique des Correspondances (ACC) (Ter Braak, 1995) qui met en relation une matrice à expliquer (les données de la flore, codées en présence-absence) et une matrice de variables explicatives (les variables environnementales). Sachant que l’objectif de l’ACC est de mettre en évidence des tendances générales entre variables explicatives et celles à expliquer en considérant assez peu les espèces rares, nos espèces rares (présentes seulement dans une ou deux stations) ont été éliminées de l’analyse pour ne pas perturber l’interprétation de nos résultats (Borcard, 1997).
Cette analyse a été effectuée en utilisant le langage informatique R, version 3.0.1 (R Core Team, 2013) et une analyse multivariée sur le package « ade4 » disponible dans R (Chessel et al., 2004 ; Dray et al., 2007).

Codage des donnés floristiques

En vue du traitement informatique des données, un numéro est attribué à chacun des relevés. Sachant que nous avons sélectionné deux relevés par exposition / transects (le premier d’un milieu exondé et le deuxième d’un milieu inondé).
Une fois la liste des noms scientifiques des espèces et sous-espèces dressée, ces derniers sont classés par ordre alphabétique en affectant à chacun un code (X1, X2, X3 ……X68).

Codage des variables environnementales

Un tableau ressemblant les 6 variables environnementales :
* La variable 1 est représentée par l’altitude en mètre (m) : – 1-5 m —-1 ;
– 6-10 m —-2 ; -11-15 m—-3.
* La variable 2 est représentée par 4 types d’exposition :
– Nord —- 1 ;
– Sud —- 2 ;
– Est —- 3 ;
– Ouest—- 4 ;
* La variable 3 est représentée par le taux de recouvrement des ligneux : – 1—- absence ; – 2 —- présence ;
* La variable 4 est représentée par le taux de recouvrement des herbacées : -1 —- 1-50 % ; -2 —- 50-75 % ; -3 —- 75-100 %.
*La variable 5, pour chaque relevé nous avons estimé sur le terrain le niveau de pâturage et le passage du dernier incendie. Elle est représentée par le degré du surpâturage (P) et incendie (I) :
– Absence —- 1; -P.I —-2;
– P+I+ —- 3;
– P++I++ —- 4 ;
*La variable 6 est représentée par l’activité agricole : – 1—- absence ;
– 2 —- terrain moins cultivé ; – 3—- terrain cultivé.

Analyse Linéaire Discriminante (ALD)

La matrice des stations est codée en fonction de chaque variable environnementale a été soumise à l’Analyse Linéaire Discriminante (ALD) (Legendre et Legendre, 1998) afin d’obtenir une ségrégation des principaux groupes des stations.

Indices de la diversité écologique

La richesse en espèces correspond aux concepts de diversité alpha (α average) et de diversité Gamma (γ) (Whittaker, 1972). L’indice de Shannon peut exprimer la diversité en tenant compte du nombre d’espèces et de l’abondance d’individus pour chaque espèce (Shannon, 1984). L’indice de diversité de Simpson permet d’exprimer la variation de l’espèce la plus abondante. Il varie entre 0 et 1. Plus il se rapproche de 0, plus les chances d’obtenir des individus d’espèces différentes sont élevées (Pearson & Rosenberg, 1978).

Etude pollinique

L’étude pollinique a été effectuée sur 12 prélèvements de sédiments de surface ; 5 stations le long du transect Nord/Sud et 7 stations pour le transect Est/Ouest en utilisant un GPS (figure11).
* Transect Nord-Sud : long de 8 km entre les points 7°51’E – 36°83’N et 7°51’E – 36°75’N
* Transect Est-Ouest : long de13 km entre les points 7°56’E – 36°80’N et 7°41’E – 36°80’N
Les échantillons de sédiments de surface ont été traités chimiquement selon la technique standard proposée par Ybert et al. (1992) pour la séparation et purification du pollen des sédiments quaternaires. Elle consiste à utiliser l’HCl (concentré) pour l’élimination des carbonates, l’HF (10%) pour l’élimination des silicates et enfin l’acétolyse et la séparation du liquide lourd en utilisant ZnCl2 (densité 2).
La détermination et le comptage pollinique ont été réalisés avec un microscope optique à grossissement (×40), avec l’appui de la clé d’identification de la collection des Atlas polliniques de Reille (1992, 1995 et 1998). Un minimum de 200 grains de pollen a été compté, excluant les grains de pollen abimés et indéterminés, les spores de fougères et mousses.

Caractéristiques physiques

Texture

Avec des teneurs en argile variant entre 50 et 70% et une moyenne du total des différentes fractions granulométriques de 55,70%, la majorité des sols du lac Fetzara sont de texture argileuse (figure 12). Ce sont donc des sols lourds, asphyxiants permettant difficilement l’infiltration des eaux. Il est utile de noter une exception au niveau du point S9 situé au Sud-Ouest du lac qui présente une texture sableuse, ceci est lié certainement à des apports alluvionnaires grâce aux différents cours d’eau qui alimente la cuvette du lac (Annexes 6 et 7).

Caractéristiques physico-chimiques

Le pH des sols du lac Fetzara varie entre 7.22 et 8.7 avec une moyenne de 7.71 (Annexes 6 et 7). Ces résultats nous permettent de classer ces terres dans la catégorie des sols à pH légèrement alcalins à alcalins (figure 13). Ceci est lié probablement à la richesse du milieu en sels solubles de types alcalins tels que le Ca++ et Na+ ; cette hypothèse est confirmée par les valeurs élevées de la conductivité électrique (CE).

Conductivité électrique (CE)

La conductivité électrique détermine le degré de salinité d’un sol. Les résultats obtenus montrent que les sols du lac Fetzara sont salés à extrêmement salés, avec une moyenne générale pour l’ensemble des sites de 2.07 mS/cm (figure 14). Le point (S2) le plus salé se situe dans la partie Nord-Est du lac avec une valeur de 5.01 mS/cm (Annexes 6 et 7).

Capacité d’échange cationique (CEC)

C’est la capacité du sol à retenir les cations provenant de la solution du sol, elle augmente avec l’importance du complexe argilo-humique du sol.
Les sols du lac Fetzara présentent des valeurs de CEC élevées, elles sont comprises entre 30 et plus de 80 méq/100g de sols (Annexes 6 et 7). La valeur moyenne de la CEC des sols est de 56.86 méq/100g de sol (figure 15). Ce résultat est lié à la texture des sols qui est riche en particules minérales fines à dominance argileuse, permettant une rétention ionique très importante.

Bases échangeables (S)

Il s’agit des principaux cations majeurs fixés sur le complexe adsorbant du sol. La différence la capacité d’échange cationique (CEC) et les bases échangeables représente l’acidité de réserve ou encore les ions H+ fixés. Etant donné les valeurs plus ou moins élevées du pH, nous pouvons assurer que nous sommes en présence de sols proches de la saturation, c’est-à-dire un complexe adsorbant occupé par un maximum de bases échangeables (figure 16). Le calcium (Ca++) avec une moyenne totale de 40.49 méq/100g de sol est le cation dominant, il représente 67% du total des sites occupés (Annexes 6 et 7).

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I. CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU SITE ETUDIE
1. Situation géographique du lac Fetzara
2. Historique du lac Fetzara
3. Géologie et géomorphologie du bassin versant du lac Fetzara
3.1. Géologie
3.2. Géomorphologie
4. Hydrologie et hydrogéologie du lac Fetzara
4.1. Hydrologie
4.2. Hydrogéologie
5. Les sols du lac Fetzara
5.1. Les classes de sols
5.1.1 Les sols peu évolués
5.1.2. Les vertisols.
5.1.3. Les sols hydromorphes
5.1.4. Les sols halomorphes
5.2. Les principales caractéristiques physico-chimiques des sols
6. Occupation des sols du lac Fetzara
7. Le climat de la région de Annaba
7.1. Le régime thermique
7.2. Le régime pluviométrique
7.3. L’humidité relative
7.4. Les vents
7.5. L’évaporation
7.6. Synthèse climatique
7.6.1. Diagramme pluviothermique de Gaussen (1954)
7.6.2. L’indice d’aridité de de Martonne (1926)
7.6.3. Le quotient pluviothermique d’Emberger (1954)
CHAPITRE II. MATERIEL ET METHODES
1. Etude pédologique
1.1. Caractéristiques physiques des sols
1.1.1. Composition granulométrique
1.2. Caractéristiques physico-chimiques
1.2.1. pH eau
1.2.2. Conductivité électrique (CE).
1.2.3. Capacité d’échange cationique (CEC)
1.2.4. Bases échangeables (S)
1.2.5. Calcaire total (CaCO3T)
1.2.6. Calcaire actif (CaCO3Actif)
1.2.7. Matière organique (MO)
1.2.8. Azote total (N)
1.2.9. Phosphore assimilable(P)
2. Etude floristique
2.1. Plan d’échantillonnage
2.2. Identification des espèces
2.3. Appréciation d’abondance des espèces recensées
2.4. Types biogéographiques et biologiques
2.5. Techniques numériques d’analyses des données
2.5.1. Traitements informatiques des données floristiques
2.5.2. Analyse Factorielle des Correspondances (AFC)
2.5.3. Classification ascendante hiérarchique (CAH)
2.5.4. Analyse Canonique des Correspondances (ACC)
2.5.4.1. Codage des donnés floristiques
2.5.4.2. Codage des variables environnementales
2.5.5. Analyse Linéaire Discriminante (ALD)
2.5.6. Indices de la diversité écologique
3. Etude pollinique
CHAPITRE III. RESULTATS ET DISCUSSION
1. Etude pédologique
1.1. Caractéristiques physiques
1.1.1. Texture
1.2. Caractéristiques physico-chimiques
1.2.1. pH
1.2.3. Conductivité électrique (CE)
1.2.4. Capacité d’échange cationique (CEC)
1.2.2. Bases échangeables (S)
1.2.5. Calcaire total (CaCO3T)
1.2.6. Calcaire actif (CaCO3Actif)
1.2.7. Matière organique (MO)
1.2.8. Azote total (N)
1.2.9. Phosphore assimilable (P)
1.3. Conclusion
2. Etude floristique
2.1. Typologie des mares
2.1.1. Mares à Ranunculus aquatilis L
2.1.2. Mares à Callitriche obtusangula Le Gall
2.1.3. Mares à Alisma plantago-aquatica L
2.1.4. Mares à Juncus et Typha domingensis (Pers.) Steudel
2.1.5. Mares à Schoenoplectiella supina (L.) Lye, Schoenoplectus lacustris (L.) Palla
2.2. Composition de la végétation
2.3. Nouvelle répartition des plantes
2.3.1. Redécouverte
2.3.2. Nouvelle station
2.4. Type biologique
2.5. Diversité phytogéographique
2.6. Rareté et endémisme
2.7. Analyses statistiques
2.7.1. Description des noyaux
2.7.2. Le plan factoriel 1/3
2.7.3. Interprétation écologique de la carte factorielle 1/2
2.7.4. Le plan factoriel 1/3
2.7.5. Interprétation écologique de la carte factorielle 1/3
2.7.6. Le plan factoriel 2/3
2.7.7. Analyse canonique des correspondances flore/environnement
2.7.8. Typologie des transects étudiés
2.7.8. Ecologie des transects étudiés
2.7.9. Indice de la diversité écologique
2.8. Menaces et mesure de conservation
2.9. Conclusion
3. Etude pollinique
3.1. Strate arborée
3.2. Strate non arborée
3.3. Strate hygrophyte
3.4. Relations végétation/pollen
3.5. Conclusion
4. Discussion générale
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
ANNEXES