Technologies innovantes utilisées pour reclamer et prévenir la désertification en Chine

L'érosion et la désertification graves ont longtemps frappé la Chine Loess Plateau, une vaste région à peu près la taille de la France qui joue un rôle critique dans la sécurité alimentaire du pays en fournissant une grande partie de son blé et de son maïs.Le plateau unique sol loess – fin, dépôt de limon – est très fertile mais extrêmement fragile. Des siècles de surpâturage, de déforestation et de pratiques agricoles intensives et non durables ont dépouillé la terre de couverture végétale, laissant le sol exposé à l'érosion éolienne et hydrique.Cette dégradation a transformé de grandes zones en terres de mauvaise qualité, ébouillantes et poussiéreuses, contribuant à de fréquentes tempêtes de poussière qui ont affecté non seulement les communautés locales mais aussi les grandes villes des milliers de kilomètres sous le vent, y compris Pékin.

Face à cette crise environnementale, la Chine a lancé l'une des campagnes les plus ambitieuses et les plus importantes au monde, à partir de la fin des années 90. L'effort a combiné les connaissances écologiques traditionnelles avec des technologies innovantes d'ingénierie, biologiques et numériques pour arrêter et inverser les processus de désertification.Au cours des deux dernières décennies, le plateau de Loess est devenu une vitrine mondiale pour la gestion durable des terres et la restauration écologique.

Techniques de conservation des sols : Stabilité technique dans les paysages fragiles

Comme le sol de Loess Plateau est très sensible à l'érosion, la stabilisation de la terre a été l'étape fondamentale vers l'arrêt de la désertification. Le plateau est raide pentes et le sol pulvérisé et lâche nécessite une combinaison de solutions mécaniques et biologiques conçues pour réduire la vitesse de ruissellement, pièger les sédiments et renforcer la structure du sol.

Éclat et agglomération : pratiques anciennes améliorées par la technologie moderne

La construction de plates-formes à marches le long des collines pour ralentir le débit d'eau et capturer le sol a été pratiquée en Chine depuis des millénaires. Cependant, les techniques modernes d'ingénierie ont grandement amélioré son efficacité sur le plateau de Loess. Aujourd'hui, les terrasses sont précisément conçues à l'aide de niveleuses guidées par laser et d'équipement de terrassement assisté par GPS, assurant un niveau presque parfait qui optimise l'infiltration d'eau et minimise l'érosion.

Outre les terrasses, l'agriculture de proximité[, qui s'étend et se plante le long des pentes d'altitude plutôt que de monter et de descendre, contribue à réduire le déplacement du sol. Cette méthode interrompt le débit d'eau, abaisse la vitesse de ruissellement et permet à plus d'eau de s'immerger dans le sol.

De plus, les plans de terraçage modernes comprennent des tranchées d'infiltration et des bandes tampons végétifiées avec des herbes et des arbustes pour piéger davantage les sédiments et protéger le sol de l'érosion.

Vérifier les barrages et les pièges de sédiments : Capturer le sol et maîtriser les crues éclair

Les ravins saisonniers et les ruisseaux éphémères du plateau subissent souvent des crues soudaines et intenses pendant les tempêtes estivales, qui emportent de vastes quantités de sol. Pour atténuer cette situation, des dizaines de milliers de petits barrages de contrôle ont été construits à partir de paniers de pierre, de béton et de gabion remplis de roches, qui ralentissent les eaux de crue, piègent les sols érodés et favorisent le dépôt de sédiments en amont, se remplissent progressivement de limon riche en nutriments et peuvent être revergés.

Plusieurs barrages de contrôle sont conçus avec des déversoirs conçus pour déborder en toute sécurité les chenaux pendant les tempêtes extrêmes, réduisant ainsi le risque de défaillance des barrages.

Bioingénierie et végétation en profondeur : créer des ancres vivantes

Les ingénieurs utilisent des techniques de bioingénierie qui impliquent la plantation d'herbes indigènes à racines profondes telles que Andropogon et des arbustes rustiques comme le bourdon (Hippophae rhamnoides), qui ont des systèmes radiculaires étendus qui lient les particules du sol ensemble.Ces plantes sont disposées en rangées échelonnées le long des contours des pentes, formant un filet vivant qui réduit l'érosion et augmente la rétention d'humidité du sol.

Dans les zones gravement dégradées, les spécialistes utilisent des méthodes de clouage du sol, en intégrant des billes de coir et des géotextiles biodégradables dans le sol pour fournir un support structurel temporaire.Cela permet de laisser le temps aux racines vivaces d'établir, après quoi les supports artificiels se dégradent naturellement, laissant un système auto-suffisant.

─ La combinaison de structures mécaniques et de filets biologiques a été la clé pour stabiliser les pentes les plus fragiles du plateau de Loess. ─ Dr Li Wen, Académie des sciences de Chine

Innovations en gestion de l'eau : Capturer et conserver chaque goutte

Le plateau de Loess connaît un climat semi-aride caractérisé par des précipitations irrégulières concentrées dans des tempêtes estivales courtes et intenses. La rareté de l'eau et son utilisation inefficace exacerbent les risques de désertification, faisant de la gestion de l'eau un élément essentiel des efforts de restauration.

Systèmes de dragage et d'irrigation de surface: livraison d'eau de précision

Les méthodes traditionnelles d'irrigation par crue qui prévalent sur le plateau ont entraîné des pertes massives d'eau par évaporation et percolation profonde au-delà de la zone racine. En revanche, les systèmes modernes d'irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par irrigation par ,

Dans la région du Yan, par exemple, les agriculteurs ont largement adopté l'irrigation souterraine, où les canalisations d'irrigation sont enfouies de 20 à 30 cm sous la surface du sol. Cette approche réduit les pertes d'évaporation d'environ 30% par rapport à l'irrigation superficielle.

Bon nombre de ces systèmes sont alimentés par de petites pompes solaires, ce qui permet de fonctionner hors réseau dans les régions éloignées et réduit la dépendance à l'égard de l'extraction des eaux souterraines.

Collecte et stockage des eaux de pluie : des conceptions novatrices pour optimiser l'utilisation des précipitations

Bien que le plateau de Loess soit sec, il reçoit suffisamment de précipitations pour soutenir la végétation si elle est effectivement récoltée et entreposée.

• Cisternes souterraines: Ces grandes citernes étanches, bordées de géomembranes, sont souvent construites sous des routes agricoles ou des terrasses pour recueillir les eaux de ruissellement canalisées des pentes adjacentes. Leur emplacement souterrain empêche les pertes d'évaporation et protège la qualité de l'eau.
• Ridge-Furrow Mulching:[ Les crêtes recouvertes de film plastique entonnent l'eau de pluie dans les sillons plantés, augmentant la rétention d'humidité du sol de 40 %. Cette technique réduit également la croissance des mauvaises herbes et les fluctuations de température du sol.
• .Pisées de poisson: De petites fosses concaves en forme d'écailles de poisson sont creusées sur les flancs de collines pour capturer les précipitations et permettre une infiltration lente.Cette méthode à faible intensité de main-d'oeuvre a été largement appliquée par le biais de Chines .

Labyrinthes souterrains : Réservoirs souterrains à grande échelle

L'une des technologies de stockage d'eau les plus innovantes du plateau de Loess est la construction de labyrinthes souterrains sculptés en couches de roches molles.Avec des machines de forage de tunnel adaptées à ce sol délicat, les ingénieurs fouillent de vastes chambres qui agissent comme des étangs souterrains.

Ces réservoirs souterrains recueillent les eaux souterraines et les eaux de ruissellement des cours d'eau éphémères, fournissant des sources fiables d'eau potable et d'irrigation pour les villages voisins.

Méthodes de restauration de la végétation : Reconstruction des écosystèmes à partir de la terre

La couverture végétale est essentielle pour stabiliser le sol, améliorer les microclimats et restaurer les fonctions de l'écosystème. Le plateau de Loess a servi de laboratoire vivant pour tester et développer des techniques rapides et à grande échelle de restauration de la végétation adaptées à son environnement unique.

Sélection et mise en évidence des espèces indigènes : assurer la compatibilité écologique

Pour surmonter cette situation, les écologistes de restauration emploient , ce qui permet de prouver que les espèces indigènes locales de pins chinois ([), d'arborvites orientales (Platycladus orientalalis, et d'arbustes tolérants à la sécheresse comme Caragana, sont des espèces d'arbres exotiques ou mal adaptés.

Les analyses génétiques permettent de garantir que les collections de semences conservent une grande diversité génétique et une grande adaptabilité aux microclimats locaux et aux conditions du sol. Ces espèces indigènes non seulement survivent à des conditions de plateau difficiles, mais contribuent également à l'amélioration du sol par l'accumulation de matière organique et la fixation de l'azote, ce qui rétablit progressivement la fertilité du sol au fil du temps.

Dispersion des semences associées au drone : Reboisement de précision du terrain inaccessible

Pour y remédier, le service forestier chinois a lancé l'utilisation de technologie du drone pour la dispersion des semences. Les drones Hexacopter équipés de mécanismes de libération des graines volent des itinéraires préprogrammés GPS-guided sur les zones cibles, laissant des granules d'argile biodégradables contenant des graines à densité précise.

Ces granulés protègent les graines de la prédation par les fourmis et les oiseaux et comprennent des spores de champignons mycorhiziens et des engrais à libération lente pour améliorer l'établissement des semis. Un seul drone peut semer jusqu'à 10 hectares par jour, accélérant considérablement les efforts de restauration.

Intégration et surveillance de la technologie : Utilisation des données pour guider la restauration

Pour que la désertification soit efficace, il faut recueillir des données complètes et continues pour suivre les progrès, détecter les nouvelles menaces et adapter en temps réel les stratégies de gestion.

Télédétection et SIG: surveillance de la végétation et de l'érosion à grande échelle

Les plateformes satellitaires comme la série China , Gaofen et le programme Landsat des États-Unis fournissent des images fréquentes et à haute résolution qui permettent de calculer des indices de végétation comme l'indice de végétation de différence normalisée (IDVN). Ces mesures quantifient la santé et la couverture de la végétation sur des millions d'hectares.

Les systèmes d'information géographique (SIG) intègrent ces ensembles de données spatiales dans des cartes de restauration dynamiques qui sont constamment mises à jour à mesure que les conditions évoluent, ce qui permet de cibler précisément les interventions et d'allouer efficacement les ressources.

Réseaux de capteurs sans fil: Surveillance environnementale au sol

En complément des données satellitaires, des milliers de nœuds de capteurs sans fil sont déployés sur le plateau pour surveiller l'humidité, la température et la stabilité des pentes du sol. Ces nœuds communiquent via le réseau LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), transmettant des données en temps réel aux serveurs centralisés.

Parmi les capteurs, on peut citer des détecteurs acoustiques qui captent les vibrations causées par le débit d'eau de surface, qui permettent de prévenir rapidement les inondations éclairs susceptibles de nuire à l'infrastructure de restauration.

Les facteurs socio-économiques et politiques : engagement communautaire et incitatifs

Les innovations technologiques ne peuvent à elles seules inverser la désertification sans des politiques de soutien et une participation active des collectivités locales. Le succès de la restauration du plateau de Loess doit beaucoup à des programmes soigneusement conçus qui harmonisent les objectifs environnementaux avec les avantages socioéconomiques pour les collectivités locales.

Le Programme du grain pour l'environnement : Inciter à changer l'utilisation des terres

Le programme phare de la Chine, intitulé « Grain for Green » () lancé en 1999, a permis aux agriculteurs de retirer des terres agricoles abruptes et sujettes à l'érosion et de les transformer en forêts ou en prairies. Au début des années 2020, le programme avait retiré plus de 20 millions d'hectares de terres agricoles à l'échelle nationale, avec une part importante sur le plateau de Loess.

Le programme établit un équilibre entre la restauration de l'environnement et les préoccupations liées à la sécurité alimentaire, en fournissant un soutien technique et d'autres sources de revenu, comme la culture de vergers de fruits, l'apiculture et l'écotourisme.

Paiement des services écosystémiques (SPE): Récompenser les résultats de conservation

Le projet de restauration du plateau de Loess, appuyé par la Banque mondiale, a lancé un modèle de paiement des services écosystémiques[ (PSE) qui offre des incitations financières aux villages qui atteignent des objectifs de conservation tels que les taux de survie des arbres, la réduction de l'érosion des sols et les améliorations de la rétention d'eau.

Ce modèle de SEP a joué un rôle déterminant dans la promotion de la gestion durable des terres et a été reproduit dans d'autres régions des terres arides d'Asie et d'Afrique. En liant directement les avantages économiques aux résultats écologiques, le programme favorise la propriété locale et améliore la durabilité des efforts de restauration.

Résultats et perspectives d'avenir : de la dégradation à la régénération

L'intégration des stratégies d'ingénierie, de gestion biologique, de gestion de l'eau, de surveillance numérique et socioéconomique a donné des résultats écologiques et économiques remarquables sur le plateau de Loess. Depuis 2000, la couverture végétale moyenne est passée d'environ 30 % à plus de 70 % dans de nombreuses zones restaurées.

Les agriculteurs travaillant sur des terrasses irriguées signalent une augmentation des rendements des cultures et une diversification des sources de revenus provenant des vergers de fruits et de la production de miel, et l ' amélioration de la fertilité des sols et de la disponibilité de l ' eau a contribué à améliorer la sécurité alimentaire et les moyens de subsistance en milieu rural.

Malgré ces succès, des défis subsistent.Les projections du changement climatique suggèrent des modèles de précipitations changeants qui pourraient réduire l'efficacité des plans de récolte et d'irrigation existants.L'appauvrissement des eaux souterraines dans les zones fortement irriguées est un sujet de préoccupation, nécessitant des pratiques d'utilisation de l'eau plus efficaces.De plus, les premiers efforts de restauration ont fortement reposé sur des monocultures d'espèces d'arbres à croissance rapide, qui peuvent manquer de résilience et de biodiversité par rapport aux forêts naturelles mixtes.

Dans l'avenir, le plateau de Loess deviendra également un banc d'essai pour les initiatives de l'agriculture au carbone[.Les sols et la biomasse resolidés séquestrent actuellement le carbone à des taux de 1 à 3 tonnes de CO2 par hectare chaque année.Les projets pilotes visent à développer des marchés certifiés du crédit au carbone, offrant de nouveaux flux de revenus pour soutenir et étendre les activités de restauration.

-Le succès du plateau de Loess montre que la désertification n'est pas un destin irréversible. Avec le bon mélange d'investissement, de technologie et d'engagement communautaire, même les terres les plus dégradées peuvent être ramenées à la vie.

Conclusion

L'expérience de la Chine sur le plateau de Loess démontre que l'inversion de la désertification à grande échelle est réalisable grâce à une approche holistique intégrant l'ingénierie, la biologie, la technologie et la participation communautaire. Les techniques de conservation des sols telles que le terraçage, les barrages de contrôle et la bioingénierie stabilisent le terrain, tandis que les innovations en matière de gestion de l'eau, notamment l'irrigation au goutte à goutte, la récolte des eaux de pluie et les réservoirs souterrains optimisent les ressources en eau rares.

De solides cadres stratégiques, notamment le programme « Grain for Green » et le paiement des modèles de services écosystémiques, offrent des incitations économiques essentielles qui font des collectivités locales des intendants actifs des terres. Ensemble, ces approches ont transformé l'un des paysages les plus gravement érodés au monde en un modèle de restauration écologique mondialement reconnu.

Les régions arides du monde entier, du Sahel en Afrique au Sud-Ouest américain, sont confrontées à des menaces croissantes liées à la désertification, et les technologies innovantes et les stratégies intégrées qui ont été lancées sur le plateau de Loess offrent à la fois une inspiration et un modèle pratique pour la gestion durable des terres et la résilience environnementale.

Pour plus de détails: Banque mondiale: Restaurer la Chine=S Plateau de Loess, Observatoire de la Terre de NASA, FAO: Prévention de la désertification en Chine.