Evolution des productions céréalières (sorgho, mil, maïs)

Evolution des productions céréalières (sorgho, mil, maïs)

AZOTE ET AGRI CULTURE AU BURKINA FASO

Dans les sols de la zone soudano-sahélienne pauvres en matière organique, le risque environnemental est à priori très faible. En réalité ce risque existe et a deux causes : la première, naturelle, est liée au climat tropical: l’excès même temporaire d’azote minéral dans le so l, et la deuxième liée à l’ intensification: l’apport d’engrais azoté au sol. En ce qui concerne la première cause, on sait depuis Dommergues et Mangenot (1970) se fondant sur les travaux de Birch (1958) que l’alternance climatique inter-annuelle ou intra annuelle (alternance humectationldessiccation), encore appelée hygropériodisme, qui caractérise les sols tropicaux, peut être la source d’un accroissement même fugace des teneurs en azote minéral ; bien que limité dans le temps ces fortes teneurs peuvent être sources de pertes si le N-N03. produit n’est pas utilisé.

En ce qui concerne la deuxième cause, l’intensification, l’analyse du risque est la suivante : l’agriculture au Burkina Faso est essentiellement vivrière, pratiquée sur des terres pauvres en azote avec pour conséquences de faibles rendements. La consommation actuelle en engrais minéraux est d’environ 98500 tonnes par an pour 4111000 ha. Pour améliorer la production, il est mis en p lace un plan d’action dont la phase en cours (2000-2010) prévoit la multiplication de la consommation en engrais minéraux par 2 (de 98000 tonnes à 196740 tonnes), soit une augmentation de 40 % des doses actuelles recommandées pour toutes les cultures. On sait par ailleurs que 96 % de ces engrais sont uniquement azotés et/ou sont des engrais composés fortement enrichis en azote. A de telles doses une fertilisation azotée inadaptée peut conduire à des pertes importantes L ‘objectif principal de notre étude est la maîtrise de l’azote dans le système sol-plante : (i) la quantification de l’importance des pertes et tenter une approche de leurs déterminants. Partant des trois principales sources d’azote dans l’ agrosystème: l’azote minéral du sol (que nous mesurons), l’azote engrais (que nous connaissons), et la fixation de N2 (que nous mesurons), notre étude porte sur la mesure des flux 1, 2, et 3 du schéma ci-dessous, sur une année. Les sorties 4 (érosion, ruissellement) et 5 (immobilisation brute) ne sont pas mesurées, (ii) la recherche d’ indicateurs facilement mesurables pertinents tels que NdfF (azote de la plante dérivé de l’engrais), et NdfS (azote de la plante dérivé du sol), (iii) la « manipulation» des flux majeurs en vue d’une réduction des pertes se traduisant par des recommandations en termes de pratiques culturales.

Les sols La nature des sols du Burkina Faso dépend essentiellement du type d’altération des principales roches. Ainsi pour les roches acides (grès, granites), ce processus donne des sols ferrugineux (kaolinite) tandis que pour les roches basiques ce processus d’altération donne les sols vertiques (montmorillonites). Selon la carte des processus pédogénétiques, (Somé et al. , 1 992), on peut distinguer trois groupes de sols (carte 2 couvrant les sites d’étude) : a) les sols ferrugineux, plus ou moins lessivés et indurés, et les sols faiblement ferrallitiques. Les sols ferrugineux plus ou moins indurés occupent la plus grande partie du territoire burkinabè dont le plateau central (notre zone d’étude) et le sud, tandis que les sols ferrallitiques se situent dans le sud-ouest ; b) les vertisols (dans les vallées), les sols bruns eutrophes, les sols alcalins ou sodiques (en zone sahélienne) ; c) le groupe des sols non climatiques avec les lithosols (sur cuirasses ou roches), les sols peu évolués d’apport ou d’érosion, les sols hydromorphes des bas-fonds ou des plaines alluviales. Les sols les plus répandus dans nos sites d’étude sont« les ferrugineux tropicaux» pauvres en matière organique (MOS < 1 %), et à dominance de kaolinite (argile 1 /1 ). Dans l’ensemble, ces sols présentent naturellement une fertilité limitée (propriétés physiques défavorables, faibles réserves minérales, carence assez prononcée en phosphore). Ils représentent souvent une structure compacte et manquent de profondeur. Ils ont une forte sensibilité à l’érosion, donc à la dégradation. Cependant, des pratiques et une fertilisation adaptée accroissent leurs potentialités agricoles.

MATERIEL ET METHODES

L’emploi de l’azote 1 5, isotope stable, accroît les possibilités d’ investigation (de mesures et de suivi) offertes par les techniques classiques de mesure des flux du cycle de l’azote. Guiraud ( 1 984) montre que la sensibilité de la méthode isotopique est au moins 50 fois supérieure à celle espérée sur les dosages kjeldahl à partir de cet exemple : « si on suppose un apport de 100 kg d’azote à l’hectare sur un sol qui en contient 3000 kg (on estime en effet 3000 t sol ha-1 à 1 %o de N total), le dosage Kjeldahl ne peut pas rendre compte de 1 ‘effet de cet apport; par contre, si cet azote est marqué à JO% de 15N, il sera dilué environ trente fois et donnera donc un excès moyen voisin de O. 3 % mesurable avec précision » ; si l’ incorporation n’est que de 1 0 kg, l’excès sera encore de 0.03 %, valeur parfaitement accessible avec les spectromètres de masse conçus pour les mesures d’abondances isotopiques naturelles ayant une double introduction et une double collection (Mariotti et Letolle, 1 978). Les techniques et méthodologies utilisées sont celles développées à l’Agence Internationale pour l’Energie Atomique (AlEA) à Vienne par Fried et Broashart ( 1 975) et au CEN (Centre d’études nucléaires) de Cadarache en France par Guiraud ( 1 984). L’utilisation de 1 5N comme traceur repose sur trois hypothèses fondamentales selon Hauck et Bremner ( 1 976) et Guiraud ( 1 984) qui sont :

1 – les éléments ont à l’état naturel une composition chimique constante ;

2- les organismes vivants ne peuvent distinguer un isotope d’un autre;

3- les propriétés chimiques des isotopes sont conservées dans les systèmes biologiques.

Depuis une trentaine d’années les techniques isotopiques permettent d’étudier le bilan de l’engrais azoté et le bilan de l’azote plus généralement dans un système sol-plante de la zone tropicale selon une approche décrite par Wetselaar et Ganry ( 1 982). Pour notre travail, nous avons adopté cette approche et utilisé les termes définis par Guiraud ( 1 984) et par l’AlEA ( 1 990): L’abondance isotopique ou encore teneur isotopique en % (A %) : c’est le rapport en % du nombre d’atomes de l ‘ isotope 1 5N par rapport au nombre d’atomes de l’ensemble des isotopes du milieu e5N + 14N). A est calculé à partir de l’équation suivante

MINERALISATION DE L’AZOTE DANS LES SOLS SOUS CULTURES.

En sols cultivés exondés l’azote minéral est principalement présent sous forme nitrique. La quantité de nitrates (Q N-N03″) mise en jeu durant une année dans le sol (nitrification brute) est la source de nitrates à partir de laquelle s’opèrent les 3 processus majeurs du cycle interne de l’azote dans le sol: l’absorption par la plante (Ndts), la lixiviation (Nl), la dénitrification (N2) et l’immobilisation (NiS). Nous définissons la nitrification nette désignée par Nitrif nette (kg ha an·’), comme la différence entre la nitrification brute d’une part et l’organisation brute et la dénitrification d’autre part, en absence de lixiviation. Cette Nitrif nette est une donnée essentielle à connaître pour une gestion optimale de l’azote (offre 1 demande) et pour évaluer le risque de perte d’azote. La Nitrif nette d’un sol se mesure classiquement au laboratoire et l’utilisation de 15N permet le calcul des flux bruts (Mary et Recous, 1993), mais les valeurs obtenues ne sont que des indicateurs de la Nitrif nette in situ.

La Nitrif nette in situ se mesure usuellement par dosage de N-N03• sur des prélèvements de sol à intervalles réguliers durant toute une année. Cette méthode indirecte encore appelée « dynamique de N-N03 • » rend compte de la présence à un instant donné d’une quantité de N-N03• dans le sol qui est la résultante des processus ci-dessus mentionnés (NdfS, Nl, NiS) mais ne permet pas de quantifier la Nitrif nette in situ. Pour approcher cette Nitrif nette in situ la-dite méthode usuelle a été perfectionnée : elle consiste en une incubation in situ du sol et une extraction également in situ de N minéral: N-􀃦 +et N-No3•• C’est cette dernière méthode que nous avons utilisée. Les résultats de N minéralisé et nitrifié in situ permettent une quantification approchée de la minéralisation nette et de la Nitrif nette durant une année et plus précisément sur un cycle cultural. On fait l’hypothèse que cette Nitrif nette représente la source principale de N (à laquelle il faut ajouter la nitrification rhizosphérique) disponible pour la plante et susceptible d’être perdu (figure 1).

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Table des matières

Remerciements
TABLE DES MATIERES
Abréviations utilisées
INTRODUCTION GENERALE
1 -Chapitre 1 : CADRE DE L’ETUDE
1.1- Généralités communes à tous les sites: le Burkina Faso
– Climat.
– Sols
– Végétation
– Evolution des productions céréalières (sorgho, mil, maïs)
1.2- La station : Saria
– Situation géographique
– Pluviométrie
– Morpho-pédologie
1.3- Le milieu paysan :terroir de Thiougou .
– Situation géographique
– Pluviométrie
– Morpho-pédologie
2- Chapitre 2 :MATERIEL ET METHODES
2.1.- Généralités
2.2- Méthodes analytiques et de mesure de la fixation de N2
2.2.1-Méthode de dosage de l’azote 15
2.2.2- Méthodes d’analyses des caractéristiques physico-chimiques des sols
2.2.3-Méthode de la valeur A.
2.3- Les différentes approches du bilan de l’azote
2.4 -Méthodes de mesure de la minéralisation, de la lixiviation, de la volatilisation et de la dénitrification
2.4.1 -Minéralisation de l’azote
2.4.2- Lixiviation, volatilisation et dénitrification
2.5- Les sites expérimentaux
3- Chapitre 3 :MINERALISATION DE L’AZOTE DANS LES SOLS SOUS CULTURES
3.1 -Introduction
3.2- Matériel et méthodes
3.2.1 – Les sites expérimentaux
3 .2.2- Principe de la méthode de mesure de N minéralisé in situ
3 . 3 . 3 – Dispositif de mesure de la minéralisation
3.3- Résultats
3.3 . 1 – En station
3.3.2 – En milieu paysan
3.4- Discussion
4- Chapitre 4: FOURNITURE DE L’AZOTE A LA PLANTE
4.1- Introduction
4.2- Disponibilité e t utilisation de N provenant d u sol e t de l’engrais .
4.2.1 – Matériel et méthodes .
4.2.2 – Résultats
4.2.3 – Discussion
4.2.4- Conclusion
4.3 -Disponibilité et utilisation de N provenant du sol et de la fixation de N2
4.3.1 – Matériel et méthodes
4.3.2 – Résultats et discussion
4.4- Recherche d’indicateurs de N sol et N engrais absorbé par la plante
4.4.1 – Matériel et méthodes
4.4.2- Résultats
4.4.3 – Discussion conclusion
5- Chapitre 5 :LES PERTES GLOBALES D’AZOTE HORS DU SYSTEME SOL-PLANTE
5.1 -Introduction
5.2- Matériel et méthodes
5.3 -Résultats
5.4- Discussion
6- Chapitre 6: LES PERTES D’AZOTE PAR LIXIVIATION
6.1- Introduction
6.2 – Matériel et méthodes
6.3 -Résultats
6.4- Discussion
7 – Chapitre 7: LES PERTES D’AZOTE PAR VOLATILIS ATION
7.1- Introduction
7.2- Matériel et méthodes
7.3- Résultats
7.3 .1 – Effets du niveau de fertilité du sol
7.3.2 – Effets de la toposéquence
7.3.3 – Effets de la localisation du champ : champ de brousse 1 champ de case
7.3 .4 – Cinétiques de volatilisation de N engrais
7.3 .5 – Relations entre les quantités de N urée volatilisé et les données des sols utilisés
7.4- Discussion .
8 – Chapitre 8 : LES PERTES D’AZOTE PAR DENITRIFICATION
8.1- Introduction
8.2- Matériel et méthodes
8.3- Résultats
8.3 .1 – Effets des pratiques culturales
8.3.2 – Effets de la toposéquence
8.3.3 – Effets de la localisation du champ : champ de brousse 1 champ de case
8.4- Discussion
8.5 – Conclusion, perspectives .
9- DISCUSSION GENERALE
10- PERSPECTIVES
BffiLIOGRAPHIE
ANNEXES . .

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