!!! " #$% OPTIMISATION DES DATES D'ACQUISITION DES IMAGES TELEDETECTION EN ZONE SOUDANO GUINEENNE POUR UN SUIVI DES ECOSYSTEMES. Dr. Cheick Hamala DIAKITE Laboratoire Sol Eau Plante INSTITUT D’ECONOMIE RURALE BP : 262, Tel. (223) 24 61 66, Fax : (223) 22 37 75, Bamako, Rép. Du Mali Résumé. Une analyse des espèces végétales (Isoberlinia doka, Vitellaria paradoxa, Pterocarpus erinaceus, Detarium microcarpus, Daniella oliveri, Parkia biglobosa, Andropogon gayanus, Elymandra androphila, Andropogon pseudrapricus, Pennissetum redicellatum), localisées dans la zone test située entre .le Fié et le Sankarani (affluents du fleuve Niger au Mali), est effectuée à partir d'une campagne d'opérations de terrain. L'étude des variations saisonnières et de la phénologie de ces différentes espèces permet de faire une optimisation des dates d'acquisition des données de télédétection pour la réalisation du suivi des écosystèmes. Abstract. An analysis of vegetal species (Isoberlinia doka; Vitellaria paradoxa, Pterocarpus erinaceus, Detarium microcarpus, Daniella oliveri, Parkia biglobosa, Andropogon gayanus, Elymandra androphila, Andropogon pseudrapricus, Pennissetum redicellatum) localized between the Fié and the Sankarani (both tributaries of the Niger republic of Mali) is affected through a field work campaign. A study for seasonal variations and for the phenology of different species leads to the definition of optimum remote sensing data acquisitions. Hence, the folIow-up of ecosystems can be undertaken. Le choix de la (ou des) période (s) d'acquisition des données de télédétection relatives aux régions tropicales nécessite une connaissance approfondie des périodes d'activité du tapis végétal et des espèces herbacées et ligneuses qui le composent. Ainsi, la phénologie est établie pour chaque espèce (arbres, arbustes) existant dans la région d'étude fig.(1). Elle témoigne de l'ajustement très fin de l'activité métabolique aux variations du milieu et apparaît donc comme un indicateur des conditions écologiques immédiates. En zone tropicale, les observations phénologiques de longue durée sont rares. Les informations concernant l'évolution de quelques espèces sont élaborées avec la collaboration des notables des différents villages de la région d'étude et à partir des documents disponibles réf (5). Quelques caractéristiques principales des espèces étudiées ont été également repérées. 1 Figure.1 : Cycles annuels approximatifs des strates ligneuses et herbacées dans la région de « Sorondian ». SITUATION GEOGRAPHIQUE La région d'étude (Sorondiam) se situe à environ à 120 Km de Bamako réf.(4). Elle jouit d'un climat soudano-guinéene et représente 6% du territoire dans l'extrême sud du pays entre les11°et 12° de latitude nord. La zon e se localise entre deux affluents du fleuve Niger (le Fié à l'ouest et le Sankarani à l'est) et s'étend au sud-ouest du barrage de Sélingué. Elle correspond au secteur de la troisième région administrative de la république du Mali (Sikasso) formant frontière à l'ouest par le cercle de Kangaba (2 région administrative "Koulikoro"). Cette limite se trouve matérialisée par le Fié. Au sud, la république de Guinée borde le secteur. CARATERISATION DES ECOSYSTEMES Afin d'éviter toute confusion, nous avons recherché la définition la plus précise des écosystèmes caractéristiques de la région étudiée réf.(1). Ainsi, nous avons observé 8 écosystèmes qui se distinguent par leur physionomie et leur composition floristique. La Forêt-galerie. Il s'agit d'une formation arborée fermée et parfois dense qui colonise les rives des cours d'eau. Sa largeur excède rarement la centaine de mètres mais elle peut s'étirer sur plusieurs kilomètres de part et d'autre du lit ordinaire de la rivière. Lorsque celuici est étroit, les houppiers sont jointifs et forment une véritable forêt galerie. Les principales espèces rencontrées sont: le Vitiveria nigritania, le Berlinia grandiflora et 2 l'Erythrophleum guineense. La Forêt-claire. Elle se présente sous l'apparence d'une futaie d'arbres de hauteur moyenne (12 à 15 m), à cimes presque jointives recouvrant un sous-bois arbustif plus ou moins dense (3 à 6 m de haut) Celui-ci domine une strate plus basse constituée surtout par des herbacées vivaces. Elle est toujours composée de quelques Isoberlinia doka, Lophira lanceolata, Parinari curatellifolia, Pericopsis laxiflora, Pterocarpus érinaceus Combretum micranthum qui représentent environ 80 à 90% des végétaux présents. Dans le secteur d'étude, les arbres, parmi lesquels l'espèce grégaire du genre Isoberlinia, ont des cimes plus ou moins jointives surplombant un sous-bois, graminéen généralement sans arbuste. Ils ont une hauteur généralement supérieure à 12 m. Endendométrie, le volume de bois de cette formation est de 60 à 100 m3 par hectare. Deux phénomènes peuvent être à l'origine de la forêt claire. Le premier provient de l'exploitation d'une forêt initiale plus dense et plus riche floristiquement. Lorsque cette dernière a été défrichée à des fins agricoles, seuls les arbres utiles ont été conservés. La seconde explication est la dégradation d'une forêt plus dense consécutive à une crise climatique marquée par une augmentation prolongée de la sécheresse. La Savane. Le terme savane a été utilisé pour désigner une formation végétale dans laquelle la strate herbeuse, comprenant essentiellement des espèces vivaces, est l'élément principal. La densité des arbustes et des arbres détermine la physionomie de la savane et permet de distinguer les types suivants : - la savane herbeuse, - la savane arbustive, - la savane arborée, - la savane boisée. La présence d'une espèce ligneuse dominante confère à la savane un aspect particulier ; on parle de savane à Lophira, savane à Borassus, etc... Dans une savane, les espèces se reconnaissent difficilement et sont fréquemment multicaules. Les plus courantes sont : Pour la strate ligneuse, - le Combretum glutinosum, - le Guiera sénégalensis -Acacia seyal, - le Pterocarpus érinacus, - le Balanite aegyptiaca. Pour la strate herbacée, - l'Andropogon gayanus, - l'Andropogon pseudapricus, - le Pennissetum redicellatum. La protection des savanes contre les feux de brousse entraîne la constitution de couverts forestiers. Les savanes sont souvent parcourues par les feux. Ceux-ci 3 modifient leur composition et agissent sur leur structure. Les savanes protégées des feux pendant un nombre suffisant d'années évoluent vers des boisements plus denses, voire vers une forêt. Le Bowal. Il se présente sous forme de plateau ou de glacis dont la surface correspond à l'affleurement d'une cuirasse ferrugineuse. Il est généralement dépourvu de végétation. Mais les fissures colmatées par des limons argileux sont parfois colonisées par des arbustes, des arbres ou des herbes. Dans certaines régions, les étendues cuirassées sur les épandages de gravillons sont hérissées de termitières, champignons, etc... La Prairie. Surface couverte de plantes herbacées, elle fournit du fourrage ; c'est la prairie hygrophile. Elle colonise les alluvions inondables du Fié mais également les marigots dans des secteurs où l'inondation est moyenne et peu régulière d'une année sur l'autre. La strate herbacée est dense, haute et continue. Sur certaines buttes exondées, pousse une végétation ligneuse rabougrie. Secteur de Culture et Occupation Humaine. Les fonds de vallées, colonisés, protégés jusqu'à une date récente par un grand cours d'eau et soumis à l'onchocercose, constituent aujourd'hui les domaines agricoles de la région. Avec la construction du barrage de Sélingué et l'éradication de l'onchocercose, ceux-ci se sont multipliés. L'exploitation massive du bois pour les besoins de la ville de Bamako a généré des espaces utilisés à des fins agricoles. LA PHENOLOGIE. Méthodologie. Pour les espèces choisies, un calendrier phénologique a été établi à partir des enquêtes faites. D'après la caractérisation morphologique des différents stades végétatifs (réf. 3, 5) nous n'avons retenu que: a) La phase feuillée (4 stades): - début de la feuillaison, - de la fin feuillaison (déploiement complet des feuilles) à la sénescence (changement de couleur), changement de couleur des feuilles, - chute des feuilles. b) La floraison: depuis l'éclatement des bourgeons floraux jusqu'au flétrissement des fleurs. c) la fructification: la phénophase est la plus délicate à définir, nous la divisons en trois stades: - nouaison (elle n'est pas toujours d'observation facile), - maturité, - chute des fruits. 4 D'une manière générale, pour la majorité des espèces de la région d'étude, la phase de floraison se situe avant ou pendant l'un des stades de la feuillaison. STADE PHENOLOGIQUE DES DEUX PRINCIPALES ESPECES. " L'espèce ligneuse : Isoberlinia doka "SÔ ". L'arbre' a 10 ou 15 m de haut, peut atteindre 20 m et présente des feuilles composées alternées et glabres. Les folioles cotiaces au nombre de 2 à 4 paires, ordinairement 3 sont ovées elliptiques, assymétriques à la base qui est cunéiforme, aiguë, ou arrondie. Le sommet atténué est obtusément pointu. Les nervures et les nervilles sont très apparentes sur les deux faces du limbe. Les feuilles jeunes possèdent de grandes stipules falciformes insérées entre, le pétiole et le rameau; celles-ci sont très rapidement caduques. Découvrant des fleurs blanches subsessiles composées de deux bactées épaisses et duveteuses, le calice tubulaire comporte 5 lobes pointus. La corolle est formée de sépales dressés et sessiles. Enfin, 10 étamines entourent un ovaire velu. Les fruits sont des gousses marron finement situées transversalement. Tomenteuse à l'état jeune, puis devenant glabres, ils peuvent atteindre 15 à 20 cm de long et 5 à 6 cm de large. Les Isoberlinia doka se rencontrent toujours en peuplement simple, en groupe ou en bois plus important. On ne les trouve pas disséminés dans la savane. Ils occupent les terrains les plus médiocres existant dans les pays soudano guinéens: sableux, à carapace, rocheux, cuirassés, etc... Ces surfaces sont pâturables. Les arbres (d'Isoberlinia dola) se multiplient abondamment par rejets de souche et drageons; d'où la difficulté à maintenir l'équilibre de ces formations sous exploitation. De décembre à février, ils sont particulièrement repérables dans le paysage gris de la savane boisée ou de la forêt claire. A cette période leur nouvelle feuillaison d'un vert éclatant, signale de loin leurs peuplements dans la brousse uniformément desséchée. La floraison a lieu de novembre à mars, (début saison sèche), aux alentours de la nouvelle feuillaison. Aussitôt après, vient la fructification. L'espèce reste feuillue (pleine activité chlorophyllienne) jusqu'à la fin des pluies (fin septembre). Le début octobre amène la période de défeuillaison. L'espèce constitue les plus belles forêts claires à vitalité extraordinaire des régions tropicales. L'espèce herbacée : Andropogon gayanus. Les diverses variétés botaniques reconnues à l'intérieur de l'espèce ont des exigences écologiques différentes. L'Andropogon gayanus est une espèce vivace formant des touffes vigoureuses en forme de dune mesurant jusqu'à 1 m de diamètre. A la fructification se développent des tiges rigides et fibreuses pouvant atteindre 1 à 3 m de haut. Les feuilles sont allongées, pointues et peuvent avoir 45 cm de long. Elles présentent une forte nervure médiane blanche. Leur particularité est la diminution de largeur bien marquée à la base sur une dizaine de centimètres. L'espèce se reconnaît assez facilement par ses feuilles à nervure blanche bien 5 soulignée et au rétrécissement basal qui, par les inflorescences velues blanches sur certains échantillons, fait penser à un pétiole. L'Andropogon gayanus manifeste une grande plasticité aux conditions pluviométriques et s'accommode de saisons sèches se prolongeant de 7 à 8 mois. Il semble même qu'une saison sèche de plus de 2 à 3 mois favorise la plante en éliminant les espèces concurrentes. Les exigences, quant aux sols, sont aussi peu définies, la plante poussant sur des types de sols très divers. Toutefois, les sols lourds à drainage difficile paraissent moins propices. L'utilisation de l'Andropogon gayanus comme espèce de prairie temporaire incluse dans la rotation et hors assolement en prairie permanente se propage dans la région. L'espèce se développe dans la première moitié de la saison des pluies. Cela est lié, soit à la coupe, soit aux restes présents après les premiers pâturages (fin de la saison sèche). A la fin des pluies, l'Andropogon gayanus se trouve au maximum de sa croissance (1 à 3 m de haut); il est au stade de la fructification. Il résiste bien aux feux de brousse (novembre, décembre). Les repousses après brûlis sont très appréciées du bétail. ANALYSE DES ESPECES LIGNEUSES ET HERBACEES SUIVANT LA CLIMATOLOGIE. Dans cette étape, nous analysons, à partir des espèces dominantes dans la région, l'action des variables météorologiques sur le milieu. Une telle étude, couramment appliquée en agronomie, peut s'avérer utile sur un paysage naturel ; d'autant plus que la pluviosité est, a priori, un facteur très influent sur les plantes. Nous utilisons un logiciel appelé Bipode (IRAT SOPRA). Les données météorologiques disponibles proviennent de l'O.M.V.N. (Organisation de Mise en Valeur du Niger). Elles s'étalent sur 10 ans et s'accompagnent des caractéristiques des principales espèces (ligneuses et herbacées) de la région d'étude fig. (4 et 5). Figure. 2 : La pluviométrie 6 Figure. 3 : Evolution de la nébulosité Année 1986 Année 1987 OPTIMISATION DES DATES D'ACQUISITION. L'utilisation de la télédétection sur un milieu à formation végétale repose en grande partie sur la réponse spectrale influencée par le niveau d'activité chlorophyI1ienne. Il convient, compte tenu de l'organisation et de la composition du secteur, d'obtenir le maximum de données avec une discrimination optimale. Cette opération doit prendre en considération les facteurs particuliers à la région d'étude tels que : - la saison, - les feux de brousse se produisant d'octobre à avril selon les secteurs. ANALYSE DES RESULTATS. a) La phénologie des espèces ligneuses de la région d'étude décrivant la phase de floraison et de fructification de décembre à février, une discrimination par catégorie semble difficile. L'activité chlorophyllienne (feuillus) et l'absorption (non feuillus) pour la grande partie des ligneux, se situent presque à la même période. Néanmoins à la période précise quelques distinctions apparaissent entre elles selon la phénologie. 7 Figure. 4 : Les ligneux 8 Figure. 5 : Les herbacées 9 De septembre à fin novembre dans l'ensemble, toutes les espèces ligneuses sont feuillues. Pour quelques espèces particulières d'une formation ou d'un écosystème forestier, une différenciation, avec un risque de nébulosité dû à l'harmattan, semble possible entre les espèces ligneuses. Bien entendu, à ces périodes, les feux de brousse ont une forte probabilité de se produire. b) En raison de leur phénologie liée à la pluviométrie, une discrimination entre les espèces herbacées s'avère irréalisable. Selon l'action du milieu et compte tenu de quelques facteurs tels que la période, les feux de brousse permettent une meilleure localisation de l'Andropogon gayanus. A la saison des pluies, l'espèce se trouve encore en pleine activité végétative. CONCLUSION. La généralisation des résultats sur l'ensemble de la région réduit les périodes d'acquisition des données de télédétection déjà définies. Ainsi, pour le secteur (soudano guinéen), le mois de septembre semble être la période idéale. A cette date, toutes les espèces existantes sont présentes sur le terrain. La distinction entre la formation forestière et herbacée est nette, mais quelques risques de confusion entre la formation dense d’Andropogon gayanus et la savane boisée subsistent. Par contre, pour une analyse précise sur la constitution des écosystèmes, une acquisition des données entre septembre et décembre est très conseillée. A cette période les risques d'erreur résultant des facteurs saisonniers sont négligeables. En effet, les données ne font, alors, que retracer l'occupation de l'espace issue d'un système complet (climat, saison). Le choix des dates d'acquisition des données de télédétection doit s'effectuer de manière précise. En raison des variables climatiques, une étude axée sur les stades végétatifs apporte par espèce des informations précises et invariantes. Mais, pour de telles analyses portant sur la phénologie des espèces végétales, la multiplication des observations par variété s'avère nécessaire. Celle-ci permet notamment, par le système de tri, une meilleure connaissance de l'espèce végétale. Ainsi, une détermination des dates par le pourcentage de discrimination entre variétés et par l'évolution de l'état naturel ou sanitaire paraît possible. Une analyse par espèce et par famille d'espèces associées à une opération de terrain bien organisée sur toute une année permet une mise au point d'une méthode de gestion de données de télédétection sur les régions soudano guinéennes. BIBLIOGRAPHIE - 1 C.N.E.S. SPOT1: Premiers résultats en vol, Toulouse (décembre 1986). - 2 C.T.F.T., I.G.N., I.F.N. Télédétection Spatiale et Inventaires Forestiers: Programme national télédétection spatiale, incitation à la recherche (décembre 1989). - 3 L. Diday, J. Lemaire, J. Pouget, F. Testu : Eléments d'analyse des données 10 (Dunod). - 4 JEUNE AFRIQUE: Les Atlas Afrique "Mali", - 5 R. Schnell: La Phytogéographie des pays tropicaux: Les milieux Les groupements végétaux. 11