ÉTUDE DES PÉDOPAYSAGES DE LA RÉGION DE L’OUED RIGH: APPROCHES MORPHOLOGIQUES ET ANALYTIQUES

Abstract

Les ressources agricoles dans les zones arides sont relativement insuffisantes par rapport aux besoins croissants des populations locales. La gestion optimale des ressources naturelles, notamment des sols et de l'eau, sont devenus des priorités essentielles. Ce mémoire est consacré à l'étude des pédopaysages de la région de l'Oued Righ, située dans le Sahara septentrional algérien (Sud-Est de l'Algérie), où les données sur les caractéristiques des sols demeurent très limitées. Une méthodologie à approches multiples a été adoptée. En l'absence d'un inventaire pédologique spécifique à cette région, une analyse spatiale de la couverture pédologique a été réalisée grâce à la cartographie numérique des sols, en utilisant le modèle d'apprentissage automatique Forêt aléatoire. Cette analyse s'appuie sur une base de données comprenant 334 solums et 20 covariables environnementales. L'approche a été complétée par un travail de terrain et des analyses en laboratoire, incluant l’étude morphologique, des analyses physico- chimiques, micromorphologiques et minéralogiques, afin d'étudier les solums de trois toposéquences représentatives de la zone d'étude et de comprendre le fonctionnement actuel et passé des sols. Les solums de notre base de données ont été classés selon le système de classification américain (USDA, 2014), identifiant deux grands ordres de sols : les Aridisols et les Entisols, jusqu’au niveau du Sous-Groupe, où nous avons catégorisé 14 classes de sols. Le modèle de forêt aléatoire (RF) a permis de prédire et de cartographier les classes de sol avec des précisions variables selon les niveaux taxonomiques, allant de 90,48 % pour l'Ordre à 65,30 % pour le Sous-Groupe. Ce modèle a également révélé les principaux facteurs influençant la distribution des sols, notamment les indices spectraux liés à la composition minéralogique de surface des sols, la couverture végétale (NDVI) et des paramètres de relief tels que l'élévation et la pente. Les trois toposéquences choisis et les solums complémentaires représentant les différentes formes paysagiques de la région d'Oued Righ (telles que la sebkha, le plateau, l'erg, la butte témoin, le glacis, le chott, la daya, la plaine alluviale et les palmeraies), ont permis de distinguer cinq pédopaysages caractéristiques de la région : le pédopaysage gypseux, le pédopaysage gypso-salin, le pédopaysage salin, le pédopaysage sableux et le pédopaysage alluvio-éolien. La forte présence de gypse, ainsi que ses différentes formes d'accumulation, constitue le caractère dominant dans ces pédopaysages. Les analyses minéralogiques par diffraction des rayons X (DRX) de la fraction de sol <2 mm ont permis d'identifier 15 minéraux appartenant à différents groupes minéraux. Les diffractogrammes de la fraction argileuse ont révélé la présence de palygorskite, illite-mica et kaolinite dans tous les échantillons, tandis que la chlorite et la chlorite-smectite étaient moins fréquentes, et la smectite et l’illite étaient présentes en quantités plus faibles. Les observations micromorphologiques des lames minces ont mis en évidence divers traits pédologiques, tels que des revêtements calcitiques sur les grains et les vides, des nodules de calcite, des macro- et microcristaux de gypse, ainsi que des revêtements et remplissages argileux, généralement superposés, résultant de phases successives de pédogenèse dans des conditions pédoclimatiques variées. L'halomorphie et l'hydromorphie se distinguent comme deux phénomènes caractéristiques des sols de la région d'Oued Righ depuis longtemps. Cependant, l'intervention humaine aggrave cette situation et perturbe l'écosystème oasien.

Agricultural resources in arid regions are comparatively insufficient relative to the increasing demands of local populations. The optimal management of natural resources, especially soils and water, has emerged as a critical issue. This thesis focuses on the study of pedolandscapes in the Oued Righ region, located in the northern Algerian Sahara (Southeastern Algeria), where soil data is still very limited. A multiple-approach methodology was adopted. Without a specific pedological inventory for this region, we conducted a spatial analysis of soil cover using digital soil mapping by the Random Forest machine learning model. This analysis is based on a database of 334 pedons and 20 environmental covariates. In order to examine soil samples from three representative toposequences of the study area and to comprehend the present and past soil functioning, the approach was complemented by fieldwork and laboratory analyses, including morphological, physico-chemical, micromorphological, and mineralogical studies. The soils in our database were classified according to the American classification system (USDA, 2014), identifying two major orders of soils: Aridisols and Entisols, up to the Subgroup level, where we categorized 14 soil classes. Depending on the taxonomic levels, the random forest (RF) model allowed for the prediction and mapping of the soil classes with varied accuracies, ranging from 90.48% for the Order level to 65.30% for the Subgroup level. This model also revealed the main factors influencing soil distribution, including spectral indices related to the mineralogical composition of surface soils, vegetation cover (NDVI), and relief parameters such as elevation and slope. The three selected toposequences and complementary soil pedons representing various landscape forms in the Oued Righ region (such as sabkha, plateau, erg, butte, glacis, chott, claypan, alluvial plain, and palm groves) allowed us to distinguish six characteristic pedolandscapes in the region: gypso-calcaric, gypsic, gypso-salic, salic, sandy, and alluvial- aeolian. The high concentration of gypsum, as well as its different forms of accumulation, constitutes the dominant character in these pedolandscapes. Mineralogical analyses by X-ray diffraction (XRD) of the <2 mm soil fraction identified 15 minerals belonging to different mineral groups. X-ray diffractograms of the clay fraction revealed the presence of palygorskite, illite-mica, and kaolinite in all samples, while chlorite and chlorite-smectite were less frequent, and smectite and illite appeared in smaller quantities. Micromorphological observations of thin sections revealed that calcite coatings on grains and voids, calcite nodules, gypsum macro- and microcrystals, and clay coating and filling were common pedofeatures observed in the studied soils, highlighting various pedological features, often superimposed, resulting from successive phases of pedogenesis under different pedoclimatic conditions. For a long time, halomorphy and hydromorphy have been identified as two features of the soils in the Oued Righ region. However, human intervention exacerbates this situation and disrupts the oasis ecosystem.