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Valorisation en agriculture des apports organiques contenus dans les déchets urbains:qualité des matières organiques et service écosystémique


par Marie Virginie FALINIRINA
Ecole supérieure des sciences agronomiques Antananarivo - Doctorat en sciences agronomiques 2010
Dans la categorie: Sciences
   
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THÈSE

Présentée à l'Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques d'Antananarivo en vue de
l'obtention du diplôme de DOCTORAT EN SCIENCES AGRONOMIQUES

par :

FALINIRINA Marie Virginie

VALORISATION AGRICOLE DES APPORTS ORGANIQUES
CONTENUS DANS LES DECHETS URBAINS : QUALITE DES
MATIERES ORGANIQUES ET SERVICE ECOSYSTEMIQUE

Soutenue le 04 Juin 2010 devant le jury composé de :

Président Rapporteur Rapporteur Examinateur

Jean RASOARAHONA Professeur

ESSA, Université d'Antananarivo

Joselyne RAMAMONJISOA Professeur titulaire

FLSH, Université d'Antananarivo Marie Antoinette RAZAFINDRAKOTO Professeur

ESSA, Université d'Antananarivo

Jean Gervais RAFAMANTANANTSOA Professeur titulaire

CNRIT, MES SupRES

Académie Malagasy

Directeur de thèse

Lilia RABEHARISOA Professeur

ESSA, Université d'Antananarivo

REMERCIEMENTS

La réalisation et l'aboutissement de cette thèse sont le fruit de la contribution de nombreuses personnes et institutions.

Ainsi, je tiens à adresser toute ma gratitude à :

- Professeur Lilia RABEHARISOA, Directeur du LRI, qui est notre Directeur de thèse pour son appui inestimable, sa disponibilité malgré sa lourde responsabilité, son appui pour la recherche des bourses ;

- Docteur Dominique MASSE : Ingénieur de recherche de l'IRD UMR ECO&SOL, notre codirecteur de thèse, pour sa disponibilité et son encadrement durant mes 3 ans de recherche à Madagascar, ainsi que son appui financier et matériels ;

- Professeur Joselyne RAMAMONJISOA, Département Géographie à la Faculté des Lettres et des Sciences Humaines et Professeur Marie Antoinette RAZAFINDRAKOTO, Département Eaux et Forêt à l'ESSA de l'Université d'Antananarivo, pour m'avoir fait l'honneur d'être les rapporteurs de cette thèse ;

- Professeur Jean Gervais RAFAMANTANANTSOA, Docteur d'Etat es Sciences, Directeur de Recherche CNRIT, membre titulaire de l'académie Malagasy, pour avoir accepté d'examiner notre thèse ;

- Professeur Jean RASOARAHONA, Directeur de l'ESSA de l'Université
d'Antananarivo, d'accepter notre sollicitation pour présider le jury de cette thèse ;

- Docteur Eric BLANCHART, Directeur de recherche à l'UMR ECO&SOL de l'IRD Montpellier pour son accueil sympathique et son encadrement à Montpellier et sans son aide nous n'avons pas pu obtenir des bourses auprès de l'AUF ;

- Docteur Jean Luc CHOTTE, Directeur de recherche, représentant de l'unité l'UMR ECO&SOL de l'IRD Montpellier qui m'a accueilli dans son laboratoire ;

- Docteur Christine AUBRY qui a accepté de m'encadrer dans le cadre du projet ADURAA qu'elle coordonne pour la partie française, par ses remarques pertinentes aussi bien à Madagascar qu'à Paris, d'accompagner et parfois réorienter cette thèse ;

- Docteur Lydie Lardy, chercheur de l'IRD à Madagascar pour son aide et ses conseils aussi bien sur le terrain qu'au laboratoire ;

- Tous les chercheurs du laboratoire de l'UMR ECO&SOL de l'IRD Montpellier particulièrement Tiphaine CHEVALIER qui nous a beaucoup aidée pour la manipulation d'incubation à Montpellier ;

- Tous les techniciens de l'UMR ECO&SOL de l'IRD Montpellier particulièrement Mickael CLAIROTTE pour la mesure de CO2 et N minéral, Joëlle TOUCET pour la mesure de biomasse microbienne ;

- Saidou SALL qui nous a aidé pour les analyses biochimiques des matières organiques ;

- AUF, SCAC, CORUS pour l'appui financier de cette thèse.

Le déroulement de cette thèse serait connu des moments difficiles notamment sur le plan matériel pour mener à terme les recherches de terrain et les analyses au laboratoire sans l'aide du LRI et de l'IRD.

Mes remerciements sincères et amicaux à :

- Tous les chercheurs de LRI : Tantely RAZAFIMBELO, Tovo RAFOLISY, Marie Paule RAZAFIMANANTSOA, Landiarimisa RAMANANKAJA, Lalajaona RANDRIAMANANTSOA et Andry ANDRIAMANANJARA ;

- Tous les techniciens du LRI particulièrement Modeste, Mamy, Fidy, Lala, Fenohery, Vololona pour la préparation et broyage des sols et des biomasses végétales, et des différentes analyses chimiques au laboratoire ;

- Gabin RAMONJIARISON, technicien de l'ESSAgro département agriculture pour son coup de main pour l'analyse d'azote total ;

- Tous les chauffeurs de l'IRD. Merci pour votre aide précieuse lors des mesures de croissance des maïs aux champs ;

- Fara RAKOTOARISON, gérante de la société Vohitra Environnement qui nous a permis d'utiliser son terrain pour implanter notre site d'expérimentation ;

- Je remercie au fond du coeur le Fokontany et villageois d'Ambohidrazaka, commune Alasora qui m'ont accueillie chaleureusement pendant les enquêtes, pour leur disponibilité pendant les longues et difficiles enquêtes ;

- Hélène FONTENEAU qui a accepté de travailler pour une partie de ma thèse ;

- Tous mes collègues stagiaires et thésards du laboratoire (à Montpellier et à Madagascar) pour tous les moments partagés ;

- A mes parents et mes beaux parents pour leur encouragement et leurs aides ;

- A mon cher époux Harilala et à mes deux petits anges qui ont accepté mon absence durant mes 3 années de thèses.

Un grand merci à tous avec mes meileurs voeux de bonheur et de prospérité.

Pi~~inie

Liste des abréviations

ADEME : Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie

ADURAA : Analyse de la Durabilité de l'Agriculture dans l'agglomération d'Antananarivo

AFD : Agence Française du Développement

AFNOR : Association Française des Normalisations

Al : Aluminium

Ar : Ariary (monnaie malgache : 1€ = 2865 Ar au 25/03/2010)

AUP : Agriculture Urbaine et Périurbaine

BDA : Bureau de Développement d'Antananarivo

CCFD : Comité Catholique Contre la Faim et pour le Développement

CEC : Capacité d'Echange Cationique

CIRAD : Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement

CO : Carbone Organique

COT : Carbone Organique Total

CO2 : Dioxyde de carbone

CORUS : Coopération pour la Recherche Universitaire et Scientifique

CPG : Chromatographe en phase gazeuse

CRDI : Centre de Recherche pour le Développement International

CTIFL : Centre Technique Interprofessionnel des Fruits et Légumes

CUA : Commune Urbaine d'Antananarivo

DPV : Direction de Protection des Végétaux

ESSA : Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques d'Antananarivo

ETM : Eléments Traces Métalliques

FAO : Food and Agriculture Organisation

Fe : Fer

GTZ : Agence de Coopération Allemande

GEVALOR : Gestion durable et Valorisation des Ordures ménagères et des matières premières minérales

ha : Hectare

IFC : Indice de Fertilité Chimique

INN : Indice de Nutrition Azotée

ISB : Indice de Stabilité Biologique

KCl : Chlorure de Potassium

kg : Kilogramme

km2 : Kilomètre carré

LRI : Laboratoire des Radio Isotopes (Université de Madagascar)

ml : Millilitre

MO : Matière Organique

MOS : Matière Organique du Sol

N : Azote

NFC : Nombre de Fruits Commercialisables

NH4+ : Ammonium

NO3- : Nitrates

NPK : Engrais chimique azote phosphore potassium

OCDE : Organisation de Coopération et de Développement en Europe

ONG : Organisme Non Gouvernementale

OPCI- : Organisme Public de Coopération Intercommunale du Grand Antananarivo

P : Phosphore

PED : Pays En Développement

PDU : Plan D'Urbanisme

pH : Potentiel hydrogène

PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement

PRDR : Programme Régional du Développement Rural

Réf : Référence

ROM : Redevance Ordures Ménagères

RUAF : Resource Centre en Urban Agriculture and Forestry

SAD APT : Systèmes Agraires Développement Activités Produits Territoires

SAMVA : Service Autonome de Maintenance de la Ville d'Antananarivo

SMUPU : Systèmes Maraîchers Urbains et Périurbains

t : Tonne

UEMOA : Union Economique et Monétaire Ouest Africaine

UMR : Unité Mixte de Recherche

.

RESUME

L'agriculture urbaine joue un rôle important pour assurer la sécurité alimentaire de la ville. Sur les Hautes Terres Malgaches, les bas fonds, terres favorables à la culture du riz ou de légumes, sont saturés alors que les terres de colline ou « tanety » sont largement disponibles pour l'agriculture. Cependant, les ferralsol, principal type de sol rencontré sur ces terres de pente présentent des contraintes biophysiques et chimiques pour la production végétale (acidité, adsorption du phosphore, faible capacité d'échanges cationiques, etc.). Ce travail a pour objectif principal de contribuer à la levée de ces contraintes pour permettre une mise en culture durable de ces sols. Dans ce contexte, les apports organiques comme amendement ou fertilisant s'avèrent être essentiels et par conséquent nécessaires dans les pratiques agricoles sur ces sols. Les objectifs spécifiques sont d'identifier les pratiques des agriculteurs en zone urbaine et périurbaine de fertilisation ou d'amendement organique, d'estimer la qualité et la valeur agronomique des matières organiques utilisées dans ces systèmes de culture, et enfin, d'étudier expérimentalement l'effet de la qualité des matières organiques sur les services écosystèmiques du sol (cycles des nutriments du sol, qualité des sols). L'approche méthodologique repose sur des enquêtes en milieux urbains et périurbains, des expérimentations en milieux contrôlés et des expérimentations aux champs. Concernant les enquêtes sur les pratiques agricoles, 149 paysans ont été choisis aléatoirement sur 9 sites en milieux urbains et périurbains et ont permis d'établir une collection de produits organiques utilisés pour la fertilisation des sols. Parmi ces exploitations, dix ont été enquêtées sur la base de leurs systèmes de culture pour des études plus approfondies sur la conduite de la fertilisation et de l'amendement des parcelles cultivées. Pour l'analyse de l'effet de l'apport de matières organiques dans des ferralsols, des sols du type ferralsol ont été incubés en conditions contrôlées (60j à 28°C) avec trois types de matières organiques à dose d'apport croissante. Les produits organiques testés au laboratoire sont le terreau d'Andralanitra, produit issu d'un criblage de déchets urbains âgés de plus de quarante ans, ayant subi un processus de compostage naturel, le compost de déchets d'abattoir, de sciure de bois et de déchets verts et le fumier pratiquement utilisé par les paysans des hautes terres malgaches. Les différentes doses testées sont 0 ; 5 ; 10 ; 15 et 29 g carbone par kg de sol. Enfin, une expérimentation au champ a été mené pendant trois années ; deux facteurs ont été testés, un facteur apport de matière organique avec les trois matières précédemment citées (le terreau d'Andralanitra et le compost comparés au fumier) et un facteur apport d'engrais chimique (avec ou sans apport). Les doses d'apports organiques ont été testées ; ces doses ont été définies pour obtenir des quantités d'éléments majeurs (C, N et P) apportés équivalentes à celles apportées par la dose de fumier de référence (7,5 t.ha-1).

Dans l'agriculture urbaine et périurbaine, les ressources organiques et leurs qualités sont très diverses. Les agriculteurs attribuent généralement une valeur d'un produit organique par sa granulométrie : les matières brutes non broyées et non brûlées ont une valeur amendante, alors que les cendres ou poudrettes ont une valeur fertilisante. Des pratiques de substitution des engrais chimiques par les terreaux ou les déchets brûlés ont été observées en cas de pénurie.

Une première étude en laboratoire a permis d'évaluer la dynamique de minéralisation du carbone et d'azote de trois produits organiques dans un ferralsol en fonction de la quantité apportée. Ainsi, la minéralisation d'un fumier de bovin est plus importante que le terreau, issu de la décharge de déchets urbains d'Andralanitra, ou qu'un compost fabriqué à partir de sciures de bois et de déchets d'abattoirs. Ainsi, les taux de minéralisation à 60 jours d'incubation varient de 28% à 18% de carbone organique (CO) apporté sous forme de fumier et de 24% à 7% de CO apporté sous forme de terreau et compost pour des doses d'apport variant du simple au triple. Seul le compost libère des quantités d'azote

minéral significatif. Le fumier malgré une forte minéralisation du carbone organique libère très peu d'azote minéral du fait de son immobilisation par la biomasse microbienne. Le terreau fournit également peu d'azote minéral au cours de sa minéralisation.

Ces matières organiques ont été testées dans un essai agronomique au champ. Après trois ans de culture sur un sol de « tanety », les parcelles qui ont reçu des apports organiques et minéraux (NPK) donnent de meilleurs rendements de maïs grain et de biomasse végétale par rapport aux sols sans aucun apport. L'association d'un apport organique et d'un engrais chimique accentue la différence de rendements du maïs par rapport au témoin sans aucun apport. Sans NPK, les rendements moyens de maïs grain cumulés sur 3 années de culture varient suivant les quantités de produits organiques apportées ; de 3 à 7,7 t.ha-1 avec apport de compost, de 2 à 2,7 t.ha-1 avec apport de terreau, alors qu'ils atteignent 3,5 t.ha-1 avec apport de fumier pour une dose d'apport conventionnelle, et 1,1 t.ha-1 pour le témoin. Avec NPK, les rendements cumulés obtenus sur 3 ans varient de 7 à 11 t.ha-1 avec apport de compost et de 4,6 à 7,6 t.ha-1 avec apport de terreau alors que le rendement avec un apport de fumier et de NPK est de 6,5 t.ha-1 et 3,8 t.ha-1 pour le témoin. Entre les trois matières organiques testées, les apports de compost ont permis d'obtenir les rendements les plus élevés alors que l'apport de terreau d'Andralanitra a donné des rendements relativement faibles. Après 3 ans de culture, les parcelles avec des apports organiques et minéraux ont vu les teneurs en azote total des sols augmenter, mais ces apports n'ont pas eu d'effet sur les teneurs en carbone total des sols. Le phosphore assimilable des sols a été augmenté après trois années avec des apports minéral et organique mais pour les doses d'apport organique les plus élevées.

Les résultats confirment l'importance d'une fertilisation organique associée à une fertilisation minérale pour obtenir des rendements significatifs et relativement élevés sur trois années expérimentales. Il est essentiel de choisir une matière organique appropriée qui dans le cas des ferralsols de « tanety » le compost de déchets d'abattoirs et de déchets verts a été le plus performant en terme de production végétale et de propriétés des sols.

Mots-clés : Matières organiques, ferralsols, déchets urbains, valeur amendant, valeur fertilisant, Antananarivo

ABSTRACT

The urban agriculture holds an important place to insure the urban food security. On the Malagasy highlands, the lands traditionally conducive to the culture of the rice or the market gardening are saturated. The soil on the hills called locally «tanety» are widely available for the agriculture. However, the main soil on these lands, the ferralsol present biophysics and chemical constraints. The main objective of this work was to study the culture of this kind of soil; in this context, the major hypothesis is that the organic matter as amendment or fertilizer is necessary. The specific objectives were to identify the traditionally practices of organic fertilization in urban and peri-urban agriculture, to estimate the perception or the quality of organic matters that farmers used and their agronomic value in these cropping systems by analytical technics, and finally, to determine the effect of the quality of organic matters to the ecosystem services of soil.

The methodological approach was based on survey in the suburbs of Antananarivo, laboratory and fields experiments. 149 farmers were randomly enquired into 9 sites in urban and peri-urban zone to assess the soil fertility management. Organic products used in the different cropping systems or potentially recoverable in agriculture were analyzed to determine their soil fertility value. Then, 10 farmers were enquired according to the base of their cropping systems for the studies of fertilization driving. For the laboratory experiments, mixtures of soil and organic matter was incubated with three types of organic matters with increasing dose during 60 days in 28°C in the darkness. The organic products tested in the laboratory were the «terreau d'Andralanitra», natural compost from wastes landfill, a compost made from sawdust and waste of slaughterhouses and the manure used conventionally by the farmers. The various tested doses are 0; 5; 10; 15 and 29 g carbon.kg-1 soil. The same organic products were tested in fields where two factors were tested, chemical fertilizer input or not and the organic inputs. for the former, the «terreau» and the compost inputs at 3 levels of supply on soil were compared to the manure input and a control without input.

In the urban and peri-urban agriculture, the organic resources and its quality showed a large variability. The farmers attribute generally a value of an organic product by its granulometry form. The solid materials have an improvement value of soil properties, while ashes or powder were considered to have a fertilizers value. Substitution of conventional manure by terreau of landfill or burnt waste was observed in some case. The carbon mineralization of the organic product manure was more important than the C mineralization observed with the «terreau» or with the compost. According to the supply levels of organic inputs the rates of mineralization in after 60 days of incubation decreased from 28 % to 18 % of organic carbon (CO) of manure and from 24% to 7% of CO of terreau and compost. Only the compost released significant mineral nitrogen amount. The manure inputs showed a slightly net N mineralization in spite of a high mineralization of the organic carbon. The N immobilization by microbial biomass might be hugh. After three years of the maize crops on a ferralsol with the different tested organic inputs, the crops grain and biomass yields were higher on organic inputs comparatively to the control without inputs.. The association of an organic supply and a chemical fertilizer accentuated this effect. Without NPK, the accumulated yield over 3 years of culture varies according to the quantities of organic products brought from 3 to 7.7 t.ha-1 with contribution of compost, the yield are on average, of 2 in 2.7 t.ha-1 with «terreau», while they affect 3.5 t.ha-1 with manure for a conventional dose, and 1,1 t.ha-1 for the control. With NPK, the accumulated yields obtained over 3 years vary 7-11 t.ha-1 with compost inputs and, 4.6-7.6 t.ha-1 with terreau inputs while the yields with manure and NPK was 6.5 t.ha-1, and 3,8 t.ha-1 for the control. After 3 years crops, the soil of the organic and mineral supply treatment showed a slightly increase of the total nitrogen, but no

effect was highlighted on the total carbon of soil. The available phosphorus in soil increased after three years with mineral and organic supply but for the highest doses of organic inputs.

Key words : Organic matter, ferralsols, urban waste, amendante value, fertilizer value, Antananarivo

TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION GENERALE 2

PARTIE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 8

CHAPITRE 1 : UNE AGRICULTURE URBAINE ET PERIURBAINE FORTEMENT
PRESENTE A ANTANANARIVO 9

1.1. Développement de l'agriculture urbaine et périurbaine dans les pays en
développement: enjeu et contexte 9

1.1.1. Dynamique de l'agriculture urbaine, un secteur en expansion dans les pays en développement 9

1.1.2. Définition de l'agriculture urbaine et périurbaine 10

1.1.3. Fonctions de l'AUP 11

1.1.4. Caractéristique de l'AUP : la prédominance des filières maraîchères 12

1.2. Développement de l'AUP et pression foncière croissante engendrent des problèmes
de fertilité des sols 13

1.2.1. Question de la fertilité des sols dans les filières maraîchères 13

1.2.2. Effet de la pression foncière sur la qualité des sols 14

1.3. Valorisation agricole des déchets urbains : une solution, une ressource ? 16

1.3.1. Déchets urbains en augmentation posent des problèmes de gestion urbaine 16

1.3.2. Notion de déchet : une ressource plutôt qu'une nuisance 16

1.3.3. Exemples de valorisation agricole des déchets : avantages et risques liés à cette

pratique 17 1.4. Cas d'Antananarivo : quelle articulation de l'agriculture urbaine et de la gestion des déchets ? 19

1.4.1. Agriculture urbaine et périurbaine à Antananarivo 19

1.4.2. Contraintes de la pratique de l'agriculture à Antananarivo 20

CHAPITRE 2 : FERRALSOLS : SOLS DES « TANETY » AUX PROPRIETES
PARTICULIERES 22

2.1. Origines des ferralsols 22

2.2. Caractéristiques des ferralsols 23

2.3. Matières organiques des ferralsols 24

2.4. Répartition et teneur en matière organiques des ferralsols 27

2.5. Minéralisation de l'humus 29

2.6. Influence des matières organiques sur les propriétés physico chimiques des ferralsols 31 2.7. Contraintes physiques, chimiques et biologiques pour la mise en culture des ferralsols 31

2.7.1. Contraintes physiques pour la mise en culture des ferralsols 31

2.7.2. Contraintes chimiques et biologiques 31

3.1. Définition de matière organique 32

3.2. Principaux constituants des apports organiques exogènes 32

3.3. Caractéristiques des composés humiques du sol 33

3.4. Décomposition des apports organiques 33

3.4.1. Dégradation des substrats carbonés 35

3.4.2. Dégradation des produits azotés 37

3.5. Facteurs affectant la décomposition des matières organiques 40

3.5.1. Biomasse microbienne 40

3.5.2. Activité de population microbienne 41

3.5.3. Facteurs influençant l'activité microbienne 42

3.6. Valeur agronomique d'un intrant organique : définition et évaluation. 44

PARTIE 2 DIVERSITE DES PRATIQUES PAYSANNES
D'USAGE DES MATIERES ORGANIQUES DANS LES
SYSTEMES DE CULTURE EN AGRICULTURE URBAINE 45

1.1. Introduction 46

1.2. Méthodologies des enquêtes 47

1.2.1.. Choix des sites d'enquête et choix des paysans 47

1.2.2. Enquête individuelle et thèmes abordés 49

1.3 Résultats et discussions 50

1.3.1. Fertilité du sol vue par les paysans: caractéristiques, critères d'évaluation et

construction

1.3.2. Pratiques paysannes d'usage des matières organiques 1.4. Conclusions

 
 

50

53

73

CHAPITRE 2. Caractérisation des matières organiques

utilisées ou

disponibles

à

Antananarivo

 
 

74

2.1 Introduction

 
 

74

2.2 Méthodes de caractérisation

 
 

74

2.3. Résultats

 
 

78

2.3.1. Propriétés chimiques

 
 

78

2.3.2 Test de minéralisation de la matière organique

 
 

79

2.3.3. Estimation de la valeur agronomique

 
 

81

2.4. Discussion

 
 

83

2.4.1. Cinétiques de minéralisation de carbone

 
 

83

2.4.2. Cinétiques de minéralisation d'azote

 
 

86

2.5. Conclusion

 
 

87

CHAPITRE 3 : Dynamique de trois matieres organiques : fumier, compost et terreau dans un
ferralsol. effet des quantites apportees en relation avec la qualite des matieres organiques. ... 89

3.1. Introduction 89

3.2. Matériels et méthodes 91

3.2.1. Sol incubé 91

3.2.2. Résidus organiques testés 92

3.2.3. Protocole d'incubation 93

3.2.4. Mesures réalisées 94

3.2.5. Analyses statistiques des données 96

3.3. Résultats 97

3.3.1. Minéralisation du carbone organique 97

3.3.2. Minéralisation de l'azote organique 101

3.3.3. Biomasse microbienne 104

3.4. Discussion 105

3.4.1. Minéralisation du carbone organique 105

3.4.2. Minéralisation de l'azote organique 108

3.5. Conclusion 109

PARTIE 3 : EFFET DE L'APPORT DE MATIERES ORGANIQUES SUR LES SERVICES ECOSYSTEMIQUES LIES A LA PRODUCTION VEGETALE ET A LA QUALITE DES SOLS DE « TANETY » MIS EN CULTURE. 111

CHAPITRE 1 : PRODUCTION VEGETALE SUR UN « TANETY » MIS EN CULTURE
AVEC APPORT D'INTRANTS ORGANIQUES 112

1.1. Introduction 112

1.2 Matériels et méthodes 113

1.2.1. Site d'étude 113

1.2.2. Substrats organiques testés 115

1.2.3. Facteurs testés 116

1.2.4. Dispositif expérimental 117

1.2.5. Conduite de l'expérimentation au champ 118

1.2.6. Paramètres mesurés sur la production végétale 118

1.3 Résultats 120

1.3.1. Croissance en hauteur de maïs 120

1.3.2. Rendements en biomasse aérienne et en maïs grains sur les trois années 121

1.3.3. Composantes du rendement de l'année 3 128

1.4. Discussion 129

1.4.1. Analyses des composantes du rendement : 129

1.4.2. Effet de la variabilité inter annuelle sur le rendement et la croissance 131

1.4.3. Fertilisation minérale, rendement et croissance 131

1.4.4. Effet de la qualité des matières organiques sur la croissance et le rendement 132

1.4.5. Effet de la quantité apportée sur la croissance et le rendement 133

1.5. Conclusion 133

CHAPITRE 2 : EFFET DES INTRANTS ORGANIQUES SUR LES PROPRIETES DES
SOLS DE « TANETY » MIS EN CULTURE 134

2.1. Introduction 134

2.2. Matériels et méthodes 135

2.2.1. Rappel sur l'expérimentation 135

2.2.2. Prélèvements des sols 136

2.2.3. Analyses des sols 136

2.2.4. Analyses statistiques des données 138

2.3. Résultats 139

2.3.1. Evolution du carbone des sols après 3 ans d'apport organique 139

2.3.2. Evolution des teneurs en N total des sols après 3 ans d'apport organique 139

2.3.3. Evolution du P assimilable des sols après 3 ans de mise en culture et d'apport

organique 140

2.4. Discussions 141

2.4.1. Effet des apports organiques après 3 ans de mise en culture des sols de « tanety » 141 2.5 Conclusion 144

PARTIE 4 : CONCLUSION GENERALE 146

1. Retour aux hypothèses, limites de notre étude et perspectives 147

1.1. Hypothèse 1 : Dans l'agriculture urbaine, il y a une disponibilité des ressources
organiques et une diversité des qualités organiques. 147

1.2. Hypothèse 2 : Les qualités des matières organiques exogènes influent sur la
dynamique de minéralisation de carbone et d'azote des ferralsols 148

1.3. Hypothèse 3 : Les services écosystémiques des sols de « tanety », la production
végétale et les propriétés des sols, dépendent non seulement des apports organiques mais
également des caractéristiques analytiques de ces apports 148

2. Limites de notre étude et perspectives. 149

2.1. Limites et perspectives sur les travaux d'enquêtes 149

1.2.2. Limites et perspectives sur les travaux d'incubations 149

2.3. Limites et perspectives sur les expérimentations aux champs 150

ANNEXES 162

LISTE DES FIGURES

PARTIE 1 :

Figure 1.1 : Systèmes maraîchers en milieu urbain 12

Figure 1.2: Problèmes de fertilité des sols en AUP et déchets urbains 15

Figure1.3 : Fonctions de l'agriculture urbaine et périurbaine 21

Figure 1.4: Structures cristallographiques de la kaolinite 24

Figure 1.5: Teneur en MO des fractions densimétriques des sols à Madagascar. 26

Figure 1.6. : Teneur en azote des sols en fonction de la températures 28

Figure 1.7. : Logarithme de la teneur en matière organique des sols 28

Figure 1.8. : Domaine d'accumulation ou de destruction de l'humus 29

Figure 1.9: Représentation schématique de la transformation des composés organiques

en composés minéraux simples 34

Figure 1.10.Schémas représentatifs des transformations de l'azote dans le sol 39

PARTIE 2 :

Figure 2.1. Facteurs nécessaires à la construction de fertilité sur les «tanety». 53

Figure 2.2. Répartition des principales cultures dans l'année 55

Figure 2.3 : Succession des cultures dans les 10 exploitations agricoles 57

Figure 2.4 : Type de fertilisation des rizières à Alasora 65

Figure 2.5 : Compositions chimiques des matières organiques collectées dans
l'agglomération d'Antananarivo. 78
Figure 2.6: Cinétique de minéralisation de carbone des matières fertilisantes au cours

d'incubations en mélange dans le sol (en % du COT apporté) 79

Figure 2.7 : Evolution de l'azote minéral au cours du temps (mg de N.kg-1 de sol). 80

Figure 2.8: Evolution de l'azote minéral par différence entre mélange sol/matière et sol

seul (en g de N.Kg-1 de sol). 86

Figure 2.9 : Flux de CO2 de sols incubés avec des quantités variables de MO 97

Figure 2.10 : CO2 dégagé de sols incubés après 60 jours d'incubation en fonction de la
quantité de matière organique apportée. 99
Figure 2.11: CO2 respiré après 60 jours par unité de C apporté sous forme organique en

fonction de la quantité de C organique apporté. 100

Figure 2.12: Azote minérale en fonction du nombre de jours d'incubation 101

Figure 2 13 : Respiration de sols incubés avec des apports organiques 103

PARTIE 3 :

Figure 3.1. Moyenne de la température et de la pluviométrie annuelle de 2006 à 2009 115

Figure 3.2 : Dispositif expérimental de l'essai matière organique 118

Figure 3.3 : Dispositif des 3 carrés mesurés 119

Figure 3.4: Croissance moyenne sur les trois années 120

Figure 3.5 Rendements en biomasse aérienne et en maïs grains sur les trois années 123

Figure 3.6 Rendements cumulés 125

Figure 3.7 : Rendements des maïs grains en fonction des quantités d'apports organiques

126

Figure 3.8 : Poids secs des 1000 grains de maïs 128

Figure 3.9 : Nombre de grain par épi 129

Figure 3.10 : Corrélation entre les rendements mesurés aux champs et les composantes de rendements. 130 Figure 3.11: Evolution de COT de sols après 3 ans de mise en culture et 3 ans d'apport organique et apport d'engrais. 139 Figure 3.12 : Evolution de N Total de sols après 3 ans de mise en culture et après 3 ans d'apport organique et apport organominéral. 139 Figure 3.13 : Evolution de P assimilable (Olsen) de sol après 3 ans de mise en culture et d'apport de fumier, de terreau et de compost. 140

LISTE DES TABLEAUX

PARTIE 1 :

Tableau 1.1: Composition des ordures ménagères dans différentes villes 17

Tableau 1.2 : Constante de décomposition de l'humus et apports organiques aux sols

tropicaux 30

Tableau 1.3 : Caractéristiques des principaux groupes microbiens 40

Tableau 1.4 : Interaction entre le pédoclimat et l'évolution de la matière organique 42

PARTIE 2 :

Tableau 2.1: Récapitulatif du dispositif d'enquêtes 50

Tableau 2.2. : Récapitulatif des caractéristiques constitutives des 10 exploitations 53

Tableau 2.3. Récapitulatif des types d'activités dans le Fokontany Ambohidrazaka, 54

Tableau 2.4. Surfaces moyennes cultivées en riz et en production maraîchère 58

Tableau 2.5.: Fonctions attribuées des différentes matières organiques 60

Tableau 2.6 Règle d'attribution aux cultures 61

Tableau 2.7 Dose apportée en pépinière 64

Tableau 2.8 : Conduite de fertilisation pendant la saison sèche 67

Tableau 2.9 : Conduite de fertilisation pendant la saison humide 69

Tableau 2.10: Matières fertilisantes organiques étudiées 74

Tableau 2.11: Teneurs en Carbone et Azote totaux des matières organiques étudiées 75

Tableau 2.12 : Potentiel d'entretien de la fertilité à long terme des matières fertilisantes 82

Tableau 2.13 : Potentiel fertilisant par la fourniture d'azote à court terme 82

Tableau 2.14 : Caractéristiques physico-chimiques du sol utilisé pour les incubations. 92

Tableau 2.15. Caractéristiques chimiques des résidus organiques 93

Tableau 2.16: Biomasse microbienne des sols incubés avec Fumier, terreau et Coompost... 104

PARTIE 3:

Tableau 3.1. Quantité de matière organique apportée par an (kg.ha-1 de masse sèche) 117

INTRODUCTION GENERALE

INTRODUCTION GENERALE

D'ici 2030, la population mondiale augmentera de trois milliards d'individus, dont 95% dans le pays en développement. En Afrique, 40% de population vivant en ville en 2000 augmentera de 50 à 60% en 2020 (Mougeot et Moustier, 2004b). A Madagascar, l'augmentation prévue est de 30 millions en 2023 dont 40% vivront en ville pour 25% aujourd'hui (ADURAA, 2007). Cette croissance démographique pose de nombreux défis, la production de nourriture devra doubler, et celle des déchets sera quadruplée dans les villes (Mougeot et Moustier, 2004b). Le dédoublement de la demande de produits alimentaire qu'exige la croissance démographique de la planète dans les trente prochaines années, pourra-t il être assuré par l'actuel modèle de production agricole? En Afrique de l'Ouest et du Centre en particulier, les villes, petites et moyennes, se multiplient. L'influence des marchés urbains sur les productions rurales s'accentue, les populations sont de plus en plus mobiles et les régimes alimentaires se modifient. De plus en plus de citadins acquièrent un patrimoine foncier rural. Les villes se ruralisent tandis que les campagnes s'urbanisent (Chaléard et Dubresson, 1999). Alors que l'Etat se désengage de l'économie, la pauvreté urbaine s'accroît même si le pouvoir économique des femmes augmente, à la faveur notamment du développement du secteur informel (Coussy et Vallin, 1996). Divers facteurs poussent les productions agricoles urbaines à accroître leur part dans l'approvisionnement alimentaire de cette région.

Depuis une dizaine d'années, l'agriculture urbaine est reconnue comme un enjeu majeur en termes d'approvisionnement des villes, d'emploi et de gestion de l'environnement urbain (Undp, 1996). Cependant, les outils de diagnostic des problèmes de cette agriculture et les moyens d'intervention pour son développement durable font défaut aux chercheurs, décideurs et agents du développement, traditionnellement tournés vers les zones rurales, et aux spécialistes de la gestion urbaine, peu familiers du monde agricole.

En effet, l'agriculture urbaine a des spécificités par rapport à l'agriculture rurale (Moustier et Mbaye, 1999 ; Mougeot, 2000). Elle présente de nouvelles fonctions, marchandes et non marchandes (coupures vertes, emploi de marginaux urbains, etc.), opportunités d'emploi et de capitaux plus variés qu'en milieu rural; complexité du droit foncier; sophistication voire artificialisation de certaines pratiques culturales. Les risques par rapport à l'environnement et au marché sont nombreux.

Il est donc nécessaire d'articuler différentes disciplines pour caractériser l'agriculture urbaine et lui permettre de mieux répondre aux défis de la société et de l'environnement urbains. Certaines de ces disciplines prennent plus particulièrement en compte les spécificités du milieu urbain : c'est le cas de la géographie, de la sociologie, de la planification urbaine et des sciences du paysage. D'autres éclairent le fonctionnement des exploitations agricoles dans leur environnement : l'agronomie, l'économie ainsi que les sciences de l'environnement.

A Antananarivo, capitale de Madagascar, l'agriculture urbaine est très présente dans l'espace (43% des 437 km2 de l'agglomération) et occupe 15 à 18% de la population de la CUA1 si 22 à 75% dans les communes périphériques. Cependant, l'agriculture urbaine et périurbaine (AUP) est mal connue (nombre d'exploitations, surfaces cultivées, systèmes de productions) et peu encadrée techniquement. (ADURAA, 2007)

Durant la crise malgache en 2002, le CIRAD2 avec ses partenaires, l'Université d'Antananarivo, l'Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques, le centre de recherche agronomique FOFIFA3, et l'INRA4 (Paris) ont mené le programme ADURAA « Analyse de la durabilité de l'agriculture dans l'agglomération d'Antananarivo. Multifonctionnalités de l'agriculture dans l'agglomération d'Antananarivo » financé par le programme CORUS.

Pour répondre aux questions sur la durabilité de cette agriculture « urbaine » et les fonctions qu'elle remplit pour la ville ; les thèmes de recherche ont été organisées autour de la connaissance de la diversité des exploitations, de la fonction alimentaire et de la place de cette agriculture dans les projets urbains, du rôle de l'eau, la maitrise de sa qualité, de sa quantité et les méfaits récurrents de sa pollution, d'une fonction émergente, celle de la valorisation des déchets urbains.

Dans le cadre du programme ADURAA, près de 250 enquêtes réparties dans 9 sites dans et autour de la ville ont été effectuées et ont permis de catégoriser dans une typologie, les systèmes d'activité et de production agricole. Trois grands systèmes d'activités sont identifiés où l'importance des activités para-agricoles (vente directe, briqueterie) et extérieures (notamment salariat en ville) est montrée; en outre la typologie distingue 38 combinaisons de systèmes d'activités et de systèmes de production. Ces derniers ont pour points communs une base rizicole et/ou maraîchère et la fréquente présence de petits élevages. Leur diversité est liée essentiellement à deux facteurs : l'accès à l'eau en quantité et qualité ; et l'accessibilité de la ville. Plusieurs de ces systèmes sont économiquement viables du fait de la combinaison d'activités mais de nombreux problèmes se posent, dont ceux liés au statut précaire du foncier et à la productivité limitée (Aubry, 2006 ; N'Dienor, 2004 ; N'Dienor, 2006). L'intervention de l'ADURAA dans l'AUP a permis également de comprendre l'organisation et d'évaluer la performance des filières de proximité contribuant à l'approvisionnement de la capitale et à la consommation des Antananariviens. La spécificité urbaine marque tout autant les filières agro-alimentaires que les agricultures. Bien que le riz du Lac Alaotra et les importations sont essentiels pour l'approvisionnement des populations, le riz urbain contribue néanmoins de façon conséquente à l'approvisionnement de la capitale. Il peut être très compétitif par rapport aux autres sources d'approvisionnement (Dabat et al., 2004).

1 Commune urbaine d'Antananarico

2 Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement

3 Foibe Fikarohana Fambolena (centre de recherche agronomique)

4 Institut National de Recherche Agronomique

Concernant les produits maraîchers, on note une dynamique de spécialisation ou de la diversification selon les cas ainsi qu'une évolution vers la complémentarité des sites (communes) et des zones (urbaine, péri-urbaine, rurale) de production, pour satisfaire une demande de plus en plus exigeante (quantité, diversité, saisonnalité, qualité ...).

L'analyse de l'impact de la distance à la ville sur la performance économique des filières (riz, tomate, cresson) met en évidence l'existence d'une zone de production intermédiaire favorable au maintien de l'agriculture urbaine. Cette localisation « optimale », par rapport à l'intra muros et au milieu rural, est un bon compromis entre minimisation du coût d'acheminement des produits et de l'effet de la concurrence des autres activités urbaines sur le prix des facteurs de production (foncier, main d'oeuvre ... ), une incitation de la demande urbaine de proximité et une garantie de bonnes conditions de production (sanitaires, fraîcheur) (Andriamalala, 2002) .

Dans les Hautes Terres malgaches, les ferralsols des collines (« tanety » en malgache) constituent une ressource importante de terres agricoles à cultiver. Les sols en bas de pentes sont aménagés en terrasse et cultivés en manioc, maïs, riz pluvial et légumes. Le reste de ces terres sont généralement couvertes d'une végétation steppique, appelé localement « bozaka », servant de pâturage et parfois de zones d'afforestation pour la fourniture de bois-énergie.

Confronté à la demande urbaine en augmentation, au manque d'infrastructures de transport et à la faible productivité de l'agriculture dans les zones rurales, l'agriculture périurbaine s'étend de plus en plus sur les terres de « tanety ». Les ferralsols de « tanety », fortement désaturés présentent une faible potentialité de production primaire au regard de leurs propriétés chimiques (Rabeharisoa, 2004). Ces sols de couleur rouge, dont la matrice argileuse est dominée par la kaolinite, présentent des teneurs élevées en sesquioxydes de fer et d'aluminium (Segalen, 1995, Sanchez et al., 1997). Ces caractéristiques leurs confèrent un pouvoir de fixation élevé vis-à-vis du phosphore qui devient non accessible aux plantes. Ainsi, ces sols, bien que généralement très pourvus en phosphore total, présentent des teneurs en phosphore assimilable très faibles (teneurs inférieures à 10 mg P kg-1 par l'extraction Olsen) (Rabeharisoa, 2004).

Pour les paysans, la valorisation de ses sols de « tanety » nécessite de lourds et coûteux efforts pour construire au fil des ans une fertilité chimique acceptable, par l'association du maraîchage à l'élevage laitier, producteur de fumier, et le recours massif aux engrais chimiques.(N'Dienor, 2006). Dans ce contexte, il est important de considérer le statut organique du sol. Les matières organiques confèrent au sol des propriétés chimiques et physiques qui définissent son niveau de fertilité. Elles ont un rôle prépondérant également dans le cycle du carbone, et par conséquent jouent un rôle majeur dans les émissions de gaz à effet de serre impliquées dans les hypothèses sur le changement climatique. Par ailleurs, face aux coûts élevés des engrais chimiques, et face aux risques de pollution du fait de l'utilisation excessive de ces engrais, les matières organiques sont également une source d'éléments

fertilisants non négligeables. Les agriculteurs en zone urbaine ou péri-urbaine sont cependant confrontés à la disponibilité de ressources organiques pour développer et augmenter la production agricole.

Parallèlement, les villes offrent des ressources organiques variées. Par exemple, actuellement, Antananarivo produit entre 550 et 700 Tonnes de déchets domestiques par jour selon la saison. D'ici 15 ans, dans l'agglomération d'Antananarivo, 3 millions d'habitants produiront 2200 tonnes par jour, dont 1340 tonnes de matières organiques, une matière première pour l'agriculture (journal Midi Madagascar publié le vendredi 29 décembre 2006) Ainsi, la décharge d'Andralanitra est un réservoir de matière organique qui est exploité sous forme de criblé de décharge, appelé terreau mais encore peu utilisé par les agriculteurs. La valorisation de ce terreau, dont l'innocuité a été préalablement établie dans des parcelles maraîchères, a été testée par expérimentation en conditions paysannes. Ce terreau est un bon substitut au fumier et surtout aux engrais, et il produit des rendements au moins équivalents à ceux des pratiques paysannes. (N'Dienor, 2006). Son intérêt s'accroît avec l'augmentation du prix des engrais.

En conséquence, l'objectif général de cette thèse consiste à étudier la qualité et l'efficacité des apports organiques exogènes utilisés pour la production agricole.

Les objectifs spécifiques visent à (figure 1):

- observer les pratiques de fertilisation et d'amendements organiques des agriculteurs en zone urbaine et périurbaine et d'estimer la notion de qualité des matières organiques qu'ils utilisent. On cherchera par ailleurs à évaluer les propriétés analytiques des différentes matières organiques et à définir une valeur agronomique de divers produits organiques ;

- étudier l'effet de la qualité des différents produits organiques sur le statut organique des sols et sur le biofonctionnement des ferralsols ;

- tester les modes d'apport des matières organiques et notamment l'impact de la localisation de l'apport au niveau du système sol-plante.

Trois hypothèses ont été proposées :

Hypothèse 1 : Dans l'agriculture urbaine, il y a une disponibilité des ressources organiques et une diversité des qualités organiques.

Hypothèse 2 : La minéralisation du carbone et de l'azote organique d'un ferralsol amendé avec des matières organiques est fonction de la qualité de ces matières organiques mais également de la dose d'apport.

Hypothèse 3 : Les services écosystémiques des sols de « tanety », la production végétale et les propriétés des sols, dépendent non seulement des apports organiques mais également des caractéristiques analytiques de ces apports.

Ainsi, cette thèse permettra d'avancer des solutions pour les paysans sur la conduite de fertilisation dans leurs systèmes de culture, autrement dit, les résultats de notre recherche contribueront aux recommandations agronomiques en matière de fertilisation dans les systèmes de culture sur « tanety ».

Ce travail est divisé en quatre parties principales. La première partie est consacrée à une introduction générale et à une étude bibliographique qui aborde les généralités sur l'agriculture urbaine et périurbaine à Antananarivo, les ferralsols de « Tanety » aux propriétés particulières, et les transformations et dynamiques des matières organiques dans ces ferralsols.

La deuxième partie traite la diversité des pratiques paysannes d'usages des matières organiques dans les systèmes de culture en agriculture urbaine. Cette partie est divisée en trois chapitres : pratiques paysannes de fertilisation et d'amendement organique des sols cultivés, caractérisation des matières organiques utilisées ou disponibles à Antananarivo et dynamique de trois matières organiques, fumier, compost et terreau dans un ferralsol.

Dans la troisième partie, nous avons étudié l'effet de l'apport de matières organiques sur les services écosystèmiques liés à la production végétale et à la qualité des sols de « Tanety » mis en culture.

La quatrième partie est consacrée à conclusion générale

Q
U
E

S

T I O N

Pratiques traditionnelles des
fertilisations
et amendement

Nouvelles pratiques de
fertilisation ou d'amendement
organique

Apport organique

Contraintes
chimiques des
ferralsols

Contraintes
biophysiques des
ferralsols

P R O B

L
E

M
A

T
I

Q

U
E

Augmentation de la
production

Crise alimentaire

Développement Agriculture
Urbaine et Périurbaine

Croissance Urbaine

Valoriser les produits
organiques

Accroissement déchets
urbains

Valorisation des sols de
tanety

Figure 1 : Schéma conceptuel du questionnement scientifique de la thèse

PARTIE 1 :

SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

CHAPITRE 1 : UNE AGRICULTURE URBAINE ET PERIURBAINE FORTEMENT PRESENTE A ANTANANARIVO

1.1. Développement de l'agriculture urbaine et périurbaine dans les pays en développement: enjeu et contexte

1.1.1. Dynamique de l'agriculture urbaine, un secteur en expansion dans les pays en développement

Au cours des dix dernières années, l'intérêt des chercheurs et des décideurs politiques pour l'agriculture urbaine et périurbaine (AUP) s'est fortement accru (Moustier et Fall, 2004). On tend à une meilleure reconnaissance de l'AUP et une meilleure prise en considération dans les plans de développement des villes. Cette situation s'explique en partie par un phénomène de croissance urbaine rapide. Les zones urbaines sont particulièrement concernées. Selon Koc et al (2000) au XXe siècle, la croissance urbaine a atteint des niveaux sans précédent dans la plupart des régions du monde. En quatre décennies seulement, la population urbaine des pays industrialisés a doublé, passant de 448 millions d'habitants en 1950 à 875 millions en 1990. Pendant la même période, la population urbaine des PED a plus que quintuplé, passant de 280 millions d'habitants à 1,6 milliards. Les projections des Nations unies citées par Griffon (2003) montrent que la population urbaine qui représente 30% de la population totale aujourd'hui, en représenterait 55% dans trente ans.

Cette urbanisation croissante nécessite une augmentation rapide des besoins alimentaires. La production agricole devra doubler selon Mougeot et Moustier (2004a)voire quintupler dans les cinquante années à venir selon Griffon (2003). La demande urbaine apparaît comme un moteur potentiel pour le développement agricole. « L'appel massif et continûment croissant de la demande alimentaire doit normalement entraîner la production régulière de surplus et faire sortir l'agriculture de la production routinière pour la seule autosuffisance alimentaire familiale » (Griffon, 2003). Aussi l'offre est stimulée par la demande dans un rayon proche des villes. Cette influence s'exerce de façon décroissante avec la distance à la ville, d'autant plus que les coûts de transport sont élevés (Griffon, 2003).

D'autre part, les études sur l'évolution des populations mondiales semblent s'accorder pour dire que l'urbanisation et l'augmentation de la pauvreté en milieu urbain vont de pair. Les données de la Banque mondiale (1990) illustrent ce propos, alors qu'en 1988, 25% des populations les plus pauvres vivaient en ville, elle estimait qu'en 2000, cette proportion aurait atteint 50% (Mougeot, 2000). Pour Griffon (2003), le phénomène est particulièrement vrai en Afrique où les villes « deviennent des lieux de concentration de populations à faible pouvoir d'achat ». Ainsi, la moitié des ménages des plus grandes villes des PED consacrerait 50 à

80% de leurs revenus pour l'achat de nourriture (PCC, 1990), cité par Mougeot (2000), plaçant la question de la sécurité alimentaire comme un enjeu majeur pour ces populations. Selon N'Diénor (2006), la situation précaire dans laquelle vit une part importante des urbains leur impose de produire sur place, à proximité des villes. Le renforcement des liens de l'agriculture urbaine et périurbaine avec la ville permettant de bénéficier du faible coût d'acheminement des produits et des ressources potentielles que peuvent constituer les déchets urbains. Mais c'est surtout en devenant eux-mêmes des producteurs urbains que les populations pauvres bénéficient d'un accès non commercial aux denrées alimentaires.

D'ailleurs, Mougeot (1995) rapporte que dans les villes des PED, de plus en plus de gens essaient de cultiver une partie des aliments dont ils ont besoin, même en quantité minime. On constate en effet l'importance du développement de l'AUP. A l'échelle mondiale, environ 200 millions de citadins sont devenus des agriculteurs urbains et pourraient passer à 400 millions pendant que l'AUP constitue une source de nourriture et de revenu pour plus de 700 millions de personnes (Mougeot, 2000). D'après une évaluation à l'horizon 2005 de Smit (1996), cité par Mougeot (2000), la production alimentaire urbaine continuerait d'accroître la part qu'elle représente dans la production alimentaire mondiale, en passant de 15% en 1993 à 25-30% en 2005. Il apparaît nécessaire ici d'éclaircir ce qu'est l'AUP.

1.1.2. Définition de l'agriculture urbaine et périurbaine

Il existe de nombreuses définitions de l'AUP selon qu'elles se basent sur l'analyse de données statistiques, géographiques (utilisation de l'espace) ou analytiques (spécificités du milieu urbain). Nous retiendrons l'AUP, selon deux définitions discutées par Moustier et Fall, (2004), comme étant :

« Urban agriculture is an industry located within intra-urban- or on the fringe -peri-urban- of a town, an urban centre, a city or a metropolis, which grows or raises, processes and distributes a diversity of food and non-food products, (re-)using mainly human and material resources, products and services found in and around the urban area, and in turn supplying human and material resources, products and services largely to that urban area (Mougeot, 20005). »

« L'agriculture périurbaine correspondant à l'agriculture urbaine selon la terminologie anglosaxonne est considérée comme l'agriculture localisée dans la ville et à sa périphérie, dont les produits sont destinés à la ville et pour laquelle il existe une alternative entre usage agricole et

5 L'agriculture urbaine est une industrie située dans et autour d'une ville, d'un centre urbain ou d'une métropole, qui cultive ou élève, transforme et distribue une diversité de produits alimentaires ou non, (ré-) utilisant principalement des ressources humaines et matérielles, des produits et services trouvés dans ou autour de l'espace urbain, et en retour fournissant largement des ressources humaines et matérielles, des produits et services à ce même espace.

urbain non agricole des ressources ; l'alternative ouvre sur des concurrences, mais également sur des complémentarités entre ces usages : foncier bâti et foncier agricole ; eau destinée aux besoins des villes et eau d'irrigation ; travail non agricole et travail agricole ; déchets ménagers et industriels et intrants agricoles ; coexistence en ville d'une multiplicité de savoir faire dus à des migrations, cohabitation d'activités agricoles et urbaines génératrices d'externalités négatives (vols, nuisances) et positives (espaces verts) (Moustier et Mbaye, 1999).» .

Ces définitions mettent l'accent sur la spécificité de l'agriculture en milieu urbain et sur les interactions qui existent entre les activités agricoles et la ville. Elles introduisent ainsi le caractère fonctionnel de l'AUP.

1.1.3. Fonctions de l'AUP

L'agriculture urbaine est reconnue comme ayant un rôle primordial dans l'approvisionnement des villes, l'emploi et la gestion de l'environnement urbain (PNUD, 1996), cité par Mougeot et Moustier, 2004 ; Koc, 2000). Il paraît difficile d'imaginer une ville autosuffisante en produits alimentaires, certaines productions comme les céréales restent plus efficaces en zone rurale. Cependant la pratique de l'agriculture en ville contribue fortement à la sécurité alimentaire au sein des villes (Mougeot, 2000). Pour les agriculteurs urbains pauvres, cette activité équilibre la diète alimentaire de la famille par l'autoconsommation d'une partie des récoltes. La vente des excédents constitue un revenu d'appoint non négligeable. Privilégiant les réseaux d'approvisionnement non structurés, ils donnent accès aux populations pauvres non productrices aux denrées alimentaires à moindre prix. Mais l'AUP n'est pas exclusivement une agriculture de subsistance, de plus en plus de famille se lancent dans l'agriculture et des exploitations à visées plus commerciales en tirent leur revenu. Les villes des PED rencontrent des difficultés à absorber la croissance démographique et les opportunités d'emploi sont faibles. A Port-au-Prince en Haïti, les emplois réguliers sont rares : moins d'une personne sur cinq en âge de travailler touche un salaire (Mougeot, 2006). Bien qu'assimilé au secteur informel, le secteur agricole en milieu urbain dans ses activités productives et connexes génère un nombre d'emplois considérable et donc une source de revenus pour les urbains. Par ailleurs, l'AUP est perçue comme un moyen de mieux gérer l'environnement et le paysage urbain. Elle y contribue par l'occupation de terrains qui font office de coupures vertes dans le tissu urbain et en participant ainsi à l'aménagement des espaces verts (Doucouré et Fleury, 2004). Mais plus encore c'est le rôle que joue l'AUP dans la gestion des déchets urbains qui lui confère un rôle environnemental. Elle permet une utilisation productive des déchets urbains solides et liquides comme intrants pour la production agricole.

1.1.4. Caractéristique de l'AUP : la prédominance des filières maraîchères

L'agriculture urbaine et périurbaine est largement dominée par les systèmes de production à cycle court. Ceci s'explique d'une part par la précarité des activités agricoles en ville liée à la question foncière mais surtout par la capacité de réponse des acteurs en terme de production et de commercialisation à la consommation urbaine. Les secteurs les plus représentés sont en premier lieu le maraîchage suivi de l'élevage (Moustier et al., 2004). Les études du Cirad, menées par Moustier et David (1997), citées par Moustier (2004) dans quatre villes d'Afrique entre 1990 et 1995, révèlent un pourcentage de ménages impliqués dans la production de légume de 10% à Gaoua (Cameroun) à 50% à Antananarivo. Dans la même période, la part de l'agriculture située en ville et à sa périphérie dans l'approvisionnement en légumes-feuilles est de 80% pour Brazzaville, 100% pour Bangui et 90% pour Bissau et Antananarivo. L'importance des systèmes maraîchers en milieu urbain et périurbain s'explique par différents facteurs (Moustier et al., 2004) (Figure 1.1).

Figure 1.1 : Systèmes maraîchers en milieu urbain

Ainsi, les cultures maraîchères apparaissent comme typiques du milieu urbain, en termes de production, de commercialisation et de consommation. La production maraîchère est en majorité rencontrée sur des exploitations familiales composées de petites surfaces : en moyenne 1500 m2 à Bangui, entre 1000 m2 et 1 ha à Dakar, inférieure à 700 m2 pour 80% des maraîchers à Brazzaville (David et Moustier, 1993) ; Mbaye et Moustier, 1999 ; Moustier, 1995; cités par Moustier et al., 2004). Outre la petite taille des surfaces cultivées, les systèmes maraîchers produisent différents types de légumes qui se différencient selon la longueur de leur cycle, leurs exigences en intrants et le degré de risque lié à leur production (sensibilité

aux maladies et aux ravageurs) et à leur commercialisation (délai de stockage et de transport, demande du marché). Les légumes-feuilles de cycle court (moins d'un mois), comme l'amarante, le chou chinois et l'oseille locale, sont peu sensibles aux parasites et demandent peu d'intrants. Une large clientèle les consomme régulièrement, et assure ainsi une rentrée d'argent quasi quotidienne au producteur. Les légumes d'origine tempérée à cycle long (plus de deux mois), comme les tomates, les carottes et les concombres, présentent des risques à la production et à la commercialisation, cependant leurs marges par hectare sont les plus élevées (Moustier et al., 2004).

L'agriculture urbaine et a fortiori les systèmes maraîchers, malgré des atouts incontestables dans l'approvisionnement alimentaire, la création de revenus et d'emplois, rencontrent de nombreuses difficultés dans l'accès aux ressources conditionnant la production. Comme le résume N'Diénor (2006), ces problèmes concernent :

- l'eau en terme de quantité et de qualité, il existe des concurrences fortes entre eau d'irrigation et eau de consommation ;

- la pression foncière qui entraîne une rareté des terres, des problèmes de qualités des sols combinés à l'insécurité ;

- l'accès aux intrants qu'ils soient chimiques ou organiques, lié à la cherté des engrais chimiques importés et la faible disponibilité des matières organiques dans et autour des exploitations. Ces problèmes d'accès aux ressources sont souvent exacerbés par la non prise en compte de l'AUP dans les politiques publiques et de son utilité en tant qu'outil de développement durable de la ville. Pourtant l'adoption d'une réglementation et la planification urbaine sont nécessaires pour un meilleur développement de cette dernière. En effet, l'intégration de l'AUP dans les plans d'urbanisme permettrait de préserver les terres agricoles qui sont grignotées pour la construction et de rééquilibrer la valeur marchande entre

terre agricole et terrain bâti. Le foncier fait l'objet de fortes concurrences, dans un contexte l'urbanisation et le développement de l'AUP sont conjoints. L'espace se réduisant, l'accès à des sols de qualité est de plus en plus difficile.

1.2. Développement de l'AUP et pression foncière croissante engendrent des problèmes de fertilité des sols

1.2.1. Question de la fertilité des sols dans les filières maraîchères

Kouvonou et al (1999) et N'Dienor (2004) signalent que l'utilisation des engrais, organiques et minéraux, et la gestion intégrée de la fertilité des sols sont les principaux déterminants de la rentabilité du maraîchage. En effet, le maraîchage est un système de culture intensif exigeant en éléments nutritifs, il nécessite un apport en engrais régulier. A Lomé au Togo par exemple, un apport de 15 à 40 t.ha-1 de fumier et 250 à 300 kg.ha-1 d'engrais NPK est préconisé selon le type de sol et de culture, mais en réalité, la dose paysanne est moindre. Le fumier n'est pas

toujours disponible et contraint les maraîchers à se fournir dans les environs de la ville, le prix étant alors deux fois supérieur à celui pratiqué au Mali (Kouvonou et al 1999). Les interactions entre l'horticulture et l'élevage sont souvent mises en avant dans les systèmes d'exploitation. Mais si la complémentarité culture-élevage en agriculture rurale permet de nourrir les animaux et génère des transferts de fertilité à la parcelle, elle est plus difficile à établir en AUP. Dans les villes des PED, on privilégie l'élevage de volailles ou de petits ruminants.

N'Diénor (2006) souligne les problèmes liés à l'alimentation du bétail, ainsi, le besoin en surface fourragère expliquerait en partie la faible implantation de l'élevage bovin. Souvent de petite taille, l'élevage fournit peu de matière organique et la disponibilité des intrants s'avère être le principal facteur limitant les performances de l'horticulture et de l'élevage en zone périurbaine (Fall et al., 2000). Le manque de matière organique étant fréquent en zone urbaine, les maraîchers sont confrontés à des problèmes de disponibilité (quantité, régularité) et de coût (transport) (Moustier et al., 2004).

La gestion de la fertilité des sols et de la fertilisation des cultures, la maîtrise de l'approvisionnement en intrants constituent donc l'un des facteurs clés de l'intensification des cultures maraîchères en milieu urbain et périurbain pour parvenir à une augmentation de la production.

1.2.2. Effet de la pression foncière sur la qualité des sols

Pour que l'agriculture urbaine et périurbaine continue d'assurer l'approvisionnement alimentaire des villes dont la demande est croissante, N'Diénor (2006) rappelle deux voies possibles pour l'augmentation de la production agricole, les deux alternatives requérant une disponibilité en matières fertilisantes :

1. l'intensification de la production par unité de surface

2. l'extension des surfaces cultivables.

D'une part, l'extension en surface des terres agricoles se heurte à la croissance de la ville. La pression de l'urbanisation est telle qu'elle génère une forte concurrence quant à l'utilisation de l'espace. La terre devient un enjeu monétaire et les politiques foncières menées par les autorités favorisent le retrait des usages agricoles de l'urbain et du périurbain au bénéfice de la construction (Moustier et Fall, 2004). Ainsi, l'espace agricole se réduit considérablement au sein des villes des PED et contraint les agriculteurs urbains à s'approprier de nouveaux espaces. Les meilleures terres étant souvent déjà conquises, l'extension de l'espace agricole se fait généralement sur des terres marginales. D'autre part, la pression foncière mène à une forte réduction des temps de jachère voire à leur suppression. Ce phénomène, s'il n'est pas

compensé, mine la qualité des sols (Mougeot et Moustier, 2004 ; Griffon, 2003). Par exemple à Bangui, le temps de jachère est passé de 8-10 ans à 3-4 ans en une dizaine d'années, cela risque de poser des problèmes de durabilité tant d'un point de vue économique qu'écologique (Moustier et al., 2004).

Ainsi, l'intensification de la production ou la conquête de nouvelles terres posent de façon aiguë le problème du maintien ou de l'amélioration de la fertilité des sols agricoles et particulièrement maraîchers. Pour cela les producteurs doivent avoir accès à des matières fertilisantes, chimiques et organiques, à moindre coût. Or, l'intégration agriculture-élevage est limitée dans les zones urbaines et périurbaines, limitant les quantités de matières organiques endogènes. Aussi, dans la majeure partie des PED, il n'existe pas de systèmes performants d'approvisionnement en intrants chimiques et de nombreux producteurs se plaignent de la cherté de ces derniers (Moustier et al., 2004). En conséquence, l'augmentation de la production, la conquête et l'entretien des sols cultivés passent nécessairement par la recherche de sources alternatives de matières fertilisantes. Parmi elles, figurent aussi bien des déchets urbains que du fumier d'élevages, des terreaux et des composts divers que les maraîchers urbains ont déjà exploré (Moustier et al., 2004).

Figure 1.2: Problèmes de fertilité des sols en AUP et déchets urbains

La proximité de la ville offre donc une opportunité d'interaction positive avec l'agriculture urbaine et périurbaine, l'élimination des déchets urbains par leur utilisation comme intrants agricoles.

1.3. Valorisation agricole des déchets urbains : une solution, une ressource ?

1.3.1. Déchets urbains en augmentation posent des problèmes de gestion urbaine

L'accroissement de la population urbaine, qui s'opère notamment dans les PED, entraîne en conséquence une augmentation des déchets solides et liquides. Des travaux comme ceux de Mougeot et Moustier (2004) soulignent que, d'ici 2030, la production de déchets et d'effluents quadruplera dans les villes. La gestion de ces déchets apparaît alors comme un enjeu majeur pour le développement des villes des PED, notamment en Afrique. En effet, le nombre croissant d'habitants et l'extension souvent inorganisée du territoire urbain rendent la gestion des déchets complexe et onéreuse (Pierrat, 2006). L'enlèvement des déchets par rapport à la quantité produite est très insuffisant, il atteignait un taux6 de 10% à Dar Es-Salaam (2001), 47% à Bamako (2002) et 60% à Abidjan (1995) cités par (Pierrat, 2006). De plus, le changement des modes de consommation des urbains entraîne une diversification des déchets produits qu'il est alors, plus complexe à traiter. Ainsi, les politiques doivent concevoir l'assainissement des villes de façon globale, en construisant la « filière déchets » : collecte, transport, traitement. Ce dernier implique de maximiser la valorisation des déchets par différents procédés (recyclage, compostage, lagunage,...), et vise à limiter le traitement d'élimination des refus à la mise en décharge des déchets ultimes.

L'articulation de la gestion des déchets à l'agriculture urbaine et périurbaine concerne les déchets riches en matières organiques et minéraux. Nous nous intéressons particulièrement ici, aux déchets solides ménagers, bien que la gestion des effluents représente un enjeu tout aussi important au niveau environnemental et au niveau de la santé publique. En 2030, trois milliards de personnes ne disposeront pas d'équipements d'évacuation des eaux usées (Mougeot et Moustier, 2004). Alors que les travaux de Sanio et al.(1998) cités par farinet et Niang (2004), montrent que l'irrigation des sols par des eaux usées contenant en poids sec 8 tonnes de matières organiques par are permet d'économiser les trois quarts des besoins en engrais la première année, et la totalité des engrais chimiques la troisième année.

1.3.2. Notion de déchet : une ressource plutôt qu'une nuisance

Les « rejets », comprenant les déchets de consistance solide et les effluents liquides, sont des
substances ou des matériaux que leur détenteur ne peut ni valoriser, ni rejeter tel quel dans le

6 Le taux d'enlèvement des déchets est la quantité de déchets ramassée par rapport à la quantité produite

milieu extérieur (Farinet et Niang, 2004). Cependant, ce qu'un utilisateur considère comme un déchet peut s'avérer utile pour un autre.

La nature du déchet, sa composition et à plus forte raison sa fonction ou son utilisation potentielle détermine son cycle de vie. Il n'existe pas de classification parfaite des déchets, elle se fait selon l'origine ou la nature du danger qu'ils font courir à l'homme ou à son environnement. D'après Farinet et Niang (2004), seuls les ordures ménagères et les déchets verts sont valorisables en agriculture, après traitement adapté. Dans les villes des PED, la production d'ordures ménagères est très variable selon les auteurs, de 0,3 dans les quartiers d'habitats spontanés à 1,4 dans les quartiers de standing, elle atteint en moyenne 0,75 kg/habitant/jour. Il existe peu de références sur leur composition mais les matières fermentescibles en constituent une part importante : 40 à 50% contre 25% en Europe (Farinet et Niang, 2004). Aussi, la composition des déchets ménagers varient selon les saisons (déchets de fruits et légumes, cendres issues du chauffage...), et selon les disparités de l'habitat (modes de consommation). Finalement, la fraction fermentescible étant importante (Tableau 1 1), le compostage des déchets ménagers est un procédé intéressant permettant de réduire les quantités à évacuer tout en donnant un coproduit plus ou moins stabilisé pour l'agriculture.

Tableau 1.1: Composition des ordures ménagères dans différentes villes, (Source : Farinet et Niang, 2004)

Par ailleurs, les matières organiques fines (inférieures à 20 mm), les papiers et cartons, la quasi totalité des déchets agricoles et des petites industries alimentaires peuvent être recyclés dans l'agriculture. Déjà, les maraîchers urbains utilisent divers types de matières organiques dont les ordures ménagères, les drèches de brasserie, les déchets d'abattoirs, les fumiers d'élevage et divers composts fabriqués (Moustier et al., 2004).

1.3.3. Exemples de valorisation agricole des déchets : avantages et risques liés à cette pratique

La gestion des déchets est un réel enjeu urbain au niveau économique, environnemental et
social. Elle entraîne des coûts considérables (transport, main d'oeuvre...) et le recouvrement

de la redevance, pour l'évacuation et le traitement des ordures ménagères auprès des ménages, est moins efficace dans les PED. Mais l'exploitation des gisements de déchets peut avoir des impacts positifs sur la filière en terme de génération d'emplois et de ressources. Des activités de récupération, de recyclage et de transformation sont souvent entreprises par le secteur informel. L'utilisation des déchets en agriculture n'est pas un phénomène nouveau et n'est pas spécifique au PED. Au XIXème siècle, à Paris, l'agriculture urbaine et périurbaine utilisait une large part des déchets urbains et des eaux usées pour l'entretien du sol et l'irrigation des cultures (Fleury et Moustier, 1999). Aujourd'hui, les matières épandues sont des effluents d'élevage mais aussi des matières issues des filières agroalimentaires voire urbaines : boues de stations d'épuration, ordures ménagères compostées, déchets verts compostés. En Afrique, elle concerne divers types de matières organiques pour maintenir et améliorer la productivité, la fertilité des sols (Asomani-Boateng et Haight, 1999). Elle est également répandue en Asie sous de multiples formes (Furedy, 2002). Les fermes en aquaculture utilisent des excréments humains et animaux, les plantations (riz, légumes, vergers) sont irrigués avec des eaux usées, certains aliments destinés au bétail et à la volaille proviennent de plantes aquatiques qui poussent dans les eaux usées (Edwards et Pullin, 1990 ; Ghosh, 1990 ; Edwards, 1996b ; cités par Furedy et al (2002). Au Burkina Faso, un projet d'utilisation des excréments humains par séparation et traitement des urines et des fèces a été mis en place au profit de l'agriculture familiale (projet ECOSAN). Un peu partout apparaissent des stations de compostage de la fraction fermentescible des ordures ménagères, dans la ville de Mahajanga à Madagascar (projet GEVALOR), à Kumasi au Ghana (projet IWMI). A Cotonou, au Bénin, des maraîchers paient les conducteurs pour qu'ils déversent un camion de déchets directement dans leur champ, ils les laisseront plus ou moins se décomposer et en trieront ou non les déchets non organiques (Brock, 1999). Comme le souligne Furedy et al. (2000), les déchets sont souvent épandus dans les champs de façon brute, tamisés ou après décomposition. Aujourd'hui, la pratique la plus répandue à travers le monde, notamment en Inde, en Chine et en Afrique, est l'épandage des déchets urbains issus des anciennes décharges naturellement compostés.

Cependant, on ne peut s'intéresser à la valorisation agricole des déchets sans évoquer les risques environnementaux et sanitaires liés à leur utilisation. Les sols, l'eau ou les produits de l'agriculture peuvent être contaminés par des métaux lourds, des produits chimiques ou des organismes pathogènes. Des recommandations quant à l'utilisation des déchets doivent être émises et le traitement adopté en fonction de leur nature et leurs finalités. N'Diénor (2006) souligne que l'utilisation des déchets s'est accrue avec le renchérissement du coût des engrais chimiques et que les PED présentent une carence voir une absence de textes réglementant la gestion des déchets liquides et solides et notamment leur usage agricole. Aussi, la valorisation agricole des déchets est une pratique ancienne à laquelle la recherche s'est peu intéressée. Dès lors, les agriculteurs sont confrontés à un manque d'informations sur les doses et les mélanges

nécessaires à un bon équilibre de la matière organique utilisée (Moustier et al., 2004). L'usage agricole des déchets est influencé et soulève des questions d'ordre économique et logistique mais aussi agronomique. Des recherches menées à Hanoi et à Bangkok ont démontré que les agriculteurs ne sont pas disposés à acheter un produit de mauvaise qualité, quel qu'en soit le prix (Kim, 1995 ; Le, 1995 ; cités par Furedy et al., 2000). Ainsi se pose la question, en quoi les déchets urbains sont-ils une ressource intéressante pour améliorer et maintenir la fertilité en AUP, comment sont-ils perçus et intégrés par les agriculteurs urbains. L'étude développée dans ce mémoire est menée dans le contexte d'Antananarivo, capitale de Madagascar, et de son agriculture urbaine et périurbaine, que nous allons maintenant présenter.

1.4. Cas d'Antananarivo : quelle articulation de l'agriculture urbaine et de la gestion des déchets ?

Antananarivo, capitale de Madagascar, est une ville tropicale d'altitude (Carte 1.1). Comme de nombreuses capitales africaines, elle connaît une croissance démographique importante. Les prévisions à 2030 estiment que la population malgache passera de 17 à 30 millions, dont 40% vivront en ville contre 25% en 2005 (Cities Alliance, 2004). Comptant aujourd'hui 1,5 millions d'habitants, Antananarivo en compterait 3 millions en 2030 (Cities Alliance, 2004). Aubry (2006) souligne que le manque d'infrastructure de transport et la faible productivité de l'agriculture en zone rurale accentue l'intérêt de l'agriculture urbaine et périurbaine pour nourrir les citadins. Par ailleurs, la situation précaire des urbains leur impose de produire sur place (N'Dienor, 2006). Nous présenterons donc les principales caractéristiques de l'AUP à Antananarivo et mettrons l'accent sur les principales contraintes auxquelles elle fait face, pour étudier en quoi la gestion des déchets de la ville se présente comme une solution.

1.4.1. Agriculture urbaine et périurbaine à Antananarivo

Dans le cadre du programme de recherche ADURAA7 (Corus 18), plus de 250 enquêtes ont été menées dans 6 sites représentant les différentes situations existantes (distance à la ville, milieux). Comme c'est souvent le cas en zone urbaine et périurbaine, elles ont révélé l'implication des ménages dans une multitude d'activités en liens avec les productions et les ressources de l'exploitation ou les opportunités extérieures (Aubry et al., 2005b ; Aubry et Ramamonjisoa., 2007).

7 Analyse de la durabilité de l'agriculture dans l'agglomération d'Antananarivo (2003-2007). Un projet de recherche qui rassemble l'INRA SAD, le CIRAD, l'Université d'Antananarivo, le laboratoire des radio-isotopes associé à l'Ecole supérieure des sciences agronomiques et le FOFIFA (Centre de recherches agronomiques appliquées au développement) et en partenariat avec les municipalités de l'agglomération (Commune urbaine d'Antananarivo CUA- communes environnantes FIFTAMA).

8 Coopération pour la recherche universitaire et scientifique (2003-2007)

Malgré leur diversité, les différents systèmes de production présentent des points communs. Ils sont caractérisés par une base rizicole, que le riz soit cultivé de façon irrigué ou pluvial, et une base maraîchère plus ou moins diversifiée. A cela s'ajoute, souvent mais selon les zones, de petits élevages (porcs, volailles) et plus rarement des élevages bovins de petite taille (Aduraa, 2007). L'étude a également montré que les systèmes de production et les systèmes d'activités dans lesquels sont engagés les ménages sont fortement liés à l'accès à l'eau ainsi qu'à la distance et l'accessibilité à la ville. Ainsi, plus la ville est proche et/ou accessible, plus les activités extérieures prennent une place importante et plus les ménages se concentrent sur des productions maraîchères à cycle court (légumes-feuilles, brèdes9, haricots verts) qui demandent peu de temps et d'intrants. A contrario, plus on s'en éloigne ou l'accès y est difficile, plus les ménages se consacrent aux activités agricoles en favorisant un maraîchage plus diversifié et plus intensif (culture à cycle long : tomate, choux, carotte, poireau, courgette...). La région des Hautes Terres de Madagascar présente des conditions pédoclimatiques favorables au développement des cultures horticoles. Le climat, de type tropical d'altitude, est caractérisé par l'alternance d'une saison des pluies et d'une saison sèche, malgré l'irrégularité des pluies d'une année sur l'autre (quantité, date d'arrivée).

La répartition et la diversité des cultures dans l'année fluctuent selon la saison mais ceci confère une complémentarité entre les zones et les périodes de production. Le riz produit dans et autour de l'agglomération est en majorité autoconsommé mais participe à l'approvisionnement du marché d'Antananarivo à hauteur de 15%, régulant ainsi le marché avant l'arrivée de la production du Lac Alaotra, principale zone d'approvisionnement (Dabat et al., 2004). Le maraîchage urbain et périurbain contribue encore plus fortement à l'approvisionnement alimentaire de la ville. Il fournit 90% des légumes les plus périssables (légumes-feuilles) et intervient en complémentarité avec les zones plus éloignées pour les légumes traditionnels de meilleure conservation (Aubry et al., 2005). De plus, on note que l'alternance des saisons, sous conditions d'accès à l'eau, est favorable à une alternance du riz et de la culture des légumes de contre-saison sur la parcelle.

1.4.2. Contraintes de la pratique de l'agriculture à Antananarivo

L'AUP dans l'agglomération d'Antananarivo présente de fortes potentialités par la croissance de la ville et de son marché. Cependant les exploitations doivent faire face à un manque de matières fertilisantes chimiques et organiques. N'Diénor (2006) a mis en avant la matière organique endogène des exploitations comme un facteur limitant la production. Les élevages, notamment bovins, sont souvent de petite taille pour des raisons économiques propres au ménage mais aussi spatiales et sociales propres à la ville (nécessité d'espace pour la culture fourragère, tolérance de l'élevage en zone urbaine...). Face aux faibles quantités de fumiers disponibles, l'accès aux engrais chimiques est difficile pour de nombreux ménages. Leurs

disponibilités financières sont limitées et le prix des engrais a doublé dans la période 2003- 2007 selon Aubry et Ramamonjisoa (2007).

D'autre part, pour répondre à la demande croissante des consommateurs et par adaptation à la pression foncière, les exploitations agricoles de la zone colonisent de nouvelles terres : les « tanety », qui sont des sols ferralitiques pauvres et acides (Aubry et Ramamonjisoa, 2007 ; N'Diénor, 2006). Les sols de bas-fonds et les sols en bordures de ces derniers sont déjà appropriés et cultivés. Dans les zones périurbaines, la mise en culture maraîchère des collines est possible mais nécessite d'en construire la fertilité (travail du sol, apport de matière...). En ville, les collines ont souvent été bâties au profit de l'habitat urbain, compromettant l'extension des surfaces agricoles. Ainsi l'utilisation des terres est intensifiée par la multiplication des cycles de culture sur une même parcelle. Dans les deux cas, l'extension des surfaces ou l'intensification de la production renforcent les problèmes de fertilité et nécessitent l'exploitation de nouvelles sources de matières. Vers une meilleure considération par les autorités politiques et une meilleure prise en compte dans les politiques publiques. L'agriculture urbaine et périurbaine de l'agglomération est mieux connue. Les résultats de l'étude montrent les interactions existantes entre la ville et l'agriculture, cette dernière tire partie de la proximité urbaine tout en exerçant des fonctions essentielles au sein de celle-ci. Les multifonctionnalités de l'AUP mises en avant sont son rôle alimentaire, environnemental et paysager (Figure 1.3). Si la commune urbaine d'Antananarivo reconnaît les multifonctionnalités de son AUP et tente de l'intégrer dans la planification urbaine, on peut se demander comment elle prévoit les interactions ville-agriculture à propos des déchets. Une étude s'est terminée à la fin de l'année 2007, pour améliorer la gestion de ces derniers. Les perspectives de valorisation agricole des déchets pourraient doublement solutionner l'assainissement de la ville et la fourniture de fertilisants endogènes pour l'agriculture urbaine.

ENVIRONNEMENTALE

Prise en compte dans
le plan d'urbanisme

directeur (PUDi) PAYSAGERE

Intégrée dans le plan
Vert de la ville

AUP

ALIMENTAIRE

Approvisionnement
d'autoconsommation
et marchand

Figure1.3 : Fonctions de l'agriculture urbaine et périurbaine

CHAPITRE 2 : FERRALSOLS : SOLS DES « TANETY » AUX PROPRIETES PARTICULIERES

Les sols ferrallitiques, ferralsols dans la classification FAO (FAO-UNESCO, 1990), ou oxisols ou ultisols dans la classification américaine occupent environ 24.106 km2 soit 19% de sol mondial (Bohn, 1982).

Le concept de ferralsol est généralisé par Aubert (1954b) et développé ultérieurement par Aubert. Il. s'applique à des sols où l'altération a été très forte et a permis la formation de la kaolinite, considérée comme le constituant caractéristique de ce sol, accompagnée d'oxydes et hydroxydes de fer et hydroxydes d'aluminium.

La définition des ferralsols est basée sur la présence quasi exclusive, parmi les minéraux argileux, de minéraux kandiques (plus de 90%), associés à des sesquioxydes de fer et d'aluminium. La morphologie des sols ferrallitiques est très variée; la texture est généralement de type sableuse, sablo-argileuse, argilo-sableuse ou argileuse (Boyer, 1982a).

2.1. Origines des ferralsols

La formation des sols ferrallitiques semble être régit par quelques facteurs à savoir : les roches mères, le relief, le temps, le climat et les organismes vivants. Les sols ferrallitiques, caractérisés surtout par leurs richesses en kaolinites et halloysites avec une proportion plus ou moins limitée de sesquioxydes métalliques variés (oxydes et hydroxydes de fer et hydroxydes d'aluminium), résultent de l'élimination incomplète de la silice des minéraux primaires altérables. (Segalen, 1995).

Selon Segalen, (1956) « la ferrallitisation est un ensemble de transformations que subit une roche déterminée sous l'action d'une pluie abondante, chaude, s'écoulant régulièrement et contenant en solution de l'oxygène et du gaz carbonique ». Suite à un certain mécanisme d'altération des minéraux constitutifs des roches, différents types d'élément sont susceptibles d'être libérés pour enrichir les sols ferrallitiques. Ces principaux mécanismes sont surtout ceux liés à l'eau et à l'oxygène tels que la dissolution, l'hydrolyse, l'oxydation. Ces altérations s'effectuent particulièrement en milieu acide c'est-à-dire en présence de H+.

La majorité des roches-mères comme les roches plutoniques, métamorphiques (granitogneiss) contiennent des feldspaths et du quartz riches en Si et Al fournissant l'acide silicique et l'aluminium nécessaire à la formation des minéraux argileux tout spécialement la kaolinite. La présence des minéraux ferromagnésiens assure l'approvisionnement du milieu en fer. Les roches volcaniques basiques ou neutres conduisent à des sols ferrallitiques plus riches en hydroxydes d'aluminium et sesquioxydes de fer. Ainsi, la présence simultanée d'aluminium et de silicium dans les roches-mères favorise donc la formation des sols ferrallitiques qui nécessite un temps considérable.(Boyer, 1982b).

Les organismes vivants influent également sur l'altération des roches-mères dans le cadre de la formation des sols ferrallitiques. L'eau, chargée en ion H+ provenant des gaz carbonique de l'atmosphère et du sol, ainsi que les substances organiques en suspension ou à l'état dissous contenu dans la solution du sol contribuent à l'attaque des minéraux.

Le développement végétal et faunistique dans le sol facilite et accélère aussi l'altération et permettent en même temps de fixer le sol. Des produits de la décomposition des organes aériens, des racines des végétaux, en s'accumulant à la partie supérieure du sol, participent à la formation des horizons A.

Les faunes du sol, telle que les termites, les fourmis et les vers, agissent surtout sur la répartition des constituants des sols et sur la différenciation pédologique. En effet, en ramenant la terre fine de la profondeur (jusqu'à 10-12m) à la surface, ils modifient le mètre supérieur du sol. Les vers ingèrent les matières minérales et organiques de la partie supérieure des profils et restituent dans et sur le sol après avoir profondément transformées sous forme de turricules. Ils participent également à la fourniture de l'acide carbonique et à l'humification. Ces actions sont d'autant plus grandes que le nombre d'individus est plus important (Segalen, 1995).

Les ferralsols des collines « tanety », notamment sur les hautes terres malgaches, sont développés soit sur socle cristallin, soit sur substrats fluviolacustres (Raunet, 1997; Rollin, 1994), (cités par Rabeharisoa (2004). Ces sols sont l'aboutissement de l'altération ferrallitique (Raunet, 2004 communication personnelle, cité par Rabeharisoa, 2004).

2.2. Caractéristiques des ferralsols

Les ferralsols sont marqués par leurs richesses en certains minéraux argileux (kaolinite) et en sesquioxydes métalliques (oxy-Hydroxyde de fer et d'aluminium). Un des principales caractéristiques des sols ferrallitiques aussi est leur appauvrissement en matière organique principalement l'humus qui possède un degré de décomposition élevé. Cette décomposition de la matière organique est poussée et celle-ci est très liée à la matière minérale en particulier, aux argiles et aux sesquioxydes (Aubert et Segalen, 1966 ; de Boissezon, 1977 ; Aubert, 1954a ; Feller, 1993 ; Volland-Tuduri, 2005). Les ferralsols de « tanety » sont caractérisés par une forte proportion de kaolinite et de gibbsite, et en outre la présence d'aluminium échangeable (supérieures à 1 cmole.kg-1 de terre ) pouvant atteindre le seuil de toxicité pour la plante et limite fortement la disponibilité en phosphore phytodisponible malgré une teneur potentielle élevée de P dans ces sols, le pouvoir fixateur de ces sols vis-à vis du P étant élevé. Ces sols ferralitiques sur les hautes terres malgaches sont généralement acides (les pH se situent entre 4 et 5,5), pauvres en matières organiques, avec une faible capacité d'échange (CEC inférieure à 5 cmole kg-1), de faibles teneurs en cations et généralement carencés en

phosphore bien que présentant une teneur en P total parfois voisines de celles observés dans les sols tempérés (Rabeharisoa, 2004).

De plus, ces sols peuvent subir une forte dégradation due à l'insuffisance de couverts végétaux les rendant ainsi très vulnérables à l'agressivité des conditions climatiques.

Protégés de l'érosion et mis en valeur par l'apport d'engrais ou d'amendement, les ferralsols de « tanety » peuvent être favorables à certaines cultures qui sont variables selon les régions (maïs, arachide, manioc, canne à sucre, bananier).

Figure 1.4: Structures cristallographiques de la kaolinite (Source : Sigg et al., 2001) cité par Rabeharisoa, 2004.

2.3. Matières organiques des ferralsols

La source primaire de matière organique du sol est constituée essentiellement par les produits de décomposition de la litière, des racines mortes, des exsudats racinaires, des produits organiques de synthèse des germes autotrophes et des algues du sol. La plus grande partie de ces matières organiques fraîches se minéralise, libérant essentiellement du gaz carbonique et de l'ammoniaque et un certain nombre de cations et d`anions minéraux ; une faible partie se transforme en humus au sens large du terme selon Waksman (1938). Les sols ferrallitiques ont une teneur élevée en matières organiques avec une très faible activité microbienne. De nombreux microorganismes libèrent aussi des métabolites, principalement des acides organiques à courtes chaînes mais à forte réactivité et à fort pouvoir complexant tels que les acides lactique, acétique ou citrique (Balesdent et al., 1998). Comme l'activité du compartiment microbien est faible dans les sols ferrallitiques, à cause de l'acidité du sol et d'autres propriétés chimiques défavorables, la mise en culture des sols ferrallitiques s'accompagne d'un appauvrissement en matière fraîche due aux activités des champignons et de la dégradation de la structure des sols (Kouakoua et al., 1997). Au moment du défrichement, on assiste à des pertes considérables de matière organique, et donc d'azote dans

la partie superficielle du sol, surtout de l'humus car la litière est déjà souvent détruite par les feux de brousse ou par la mise à feux des masses végétales (Boyer, 1982). Dans beaucoup de sols ferrallitiques, les rapports C/N sont de l'ordre de 12 à 15 sous végétation naturelle et peut monter à plus de 16 lorsque le pH est en dessous de 4,5, traduisant une très mauvaise humification. En plus, la pratique de la jachère de moyenne et longue durée, devient impossible lorsque la pression démographique augmente dans une période économique en pleine dépression, surtout que l'existence de deux saisons : une saison sèche et fraîche et une saison chaude et humide, entraîne en début des saisons culturales, lors des travaux du sol, un flush de minéralisation de carbone et d'azote dans les sols (Rabeharisoa, 1993; Chabalier et al., 2006). Ce mécanisme a pour effet une forte mais de courte durée de minéralisation des matières organiques apportées qui seront par la suite organisées dans le sol pour constituer des matières humiques. L'humification est lente (Andriamahady, 1980).

A Madagascar, le sol contient une forte quantité de phosphore total (300 à 1200 mg P Kg-1) mais est déficient en P biodisponible avec des teneurs inférieures à 10 mg P Kg-1 avec extraction Olsen (Rabeharisoa, 2004). Ce problème du phosphore a un effet notable sur le statut azoté de ces sols; en effet, les microorganismes capables de minéraliser la matière organique du sol et par la suite les composés azotés sont limités par manque de phosphore biodisponible. La matière organique des sols ferrallitiques recouvre la grande majorité des humus de ces sols (de Boissezon, 1977).

Le fractionnement physique ou chimique des composés organiques qui constituent l'humus se heurte à des difficultés. En effet, la séparation des matières organiques incomplètement décomposées de la fraction humifiée ne peut se faire de façon précise étant donné l'existence de produits intermédiaires tels que la lignine plus ou moins transformée (Duchaufour, 1956). Les débris végétaux en voie de décomposition contiennent déjà des composés hydrosolubles précurseurs d'acides humiques (Kononov et Belchikov, 1961). Enfin, certaines fractions humifiées sont étroitement associées aux matières minérales des sols (humine) de sorte que leur extraction par différentes méthodes, même après des prétraitements énergiques, n'est pas toujours possible. Cette fraction difficile à isoler est particulièrement importante dans les humus de sols ferrallitiques. Il est donc possible de caractériser les humus de sol ferrallitique par l'importance relative de différentes fractions séparés par diverses techniques, les résultats obtenus sont fonction des conditions standardisées de ces méthodes d`extraction ou de fractionnement.

Par ailleurs, ces fractions obtenues ne sont pas considérées comme spécifiques; la nature chimique des divers composés organiques extraits en même temps n'est généralement pas la même. Il apparaît plutôt que les composés organiques contenus dans ces diverses fractions ont comme point commun leur mode de liaison avec les matières minérales du sol et/ou leur domaine de solubilité.

Les résultats présentés par Pernet (1952) en utilisant la méthode Henin et Turc, montrent que les différentes fractions densimétriques sont plus ou moins riches en matières organiques (figure 1.5). Les fractions de densité supérieure à 2,4 ne contiennent pratiquement plus de matière organique pour les sols issus de gneiss ; mais pour les sols issus de basalte cette fraction lourde contient encore des taux relativement importants de matières humifiées (Pernet, 1953). Pour les fractions de densité inférieure à 2,4, il ne semble pas, toujours d'après Pernet que l'on aboutisse à une différenciation sélective des diverses substances humiques, et en particulier les acides humiques et fulviques se répartissent dans les différentes fractions densimétriques. Le pourcentage de matières organiques légères est en général assez faible dans les sols ferrallitiques, ce qui confirme la décomposition rapide des débris organiques dans ces sols.

Figure 1.5: Teneur en matières organiques des fractions densimétriques des sols à Madagascar d'après (Pernet, 1952).

Le taux d'humification, ou plutôt le pourcentage de carbone humifié extractible correspond au rapport :

CMHT/100*C Total d'après de Boissezon, (1977)

Ce taux de carbone humifié dépend de la méthode d'extraction des matières humiques utilisée. Il est en général assez faible (10 à 35%) dans le cas des sols ferrallitiques, même si on utilise les réactifs d`extraction les plus efficaces comme le pyrophosphate ou la soude diluée. Il varie sensiblement avec la technique utilisée (rapport sol/réactif d'extraction, temps de contact, agitation, broyage préalable plus ou moins poussé, etc.). Il est donc difficile de caractériser les différents types d'humus par ce pourcentage. Seules des conditions strictement standardisées permettent de faire quelques comparaisons valables.

Bilan des matières organiques des ferralsols

Henin et Dupuis, (1945) ont essayé de chiffrer le bilan des matières organiques dans le cas des sols ferrallitiques. En supposant qu'au total la quantité de matières organiques qui se transforme en humus est proportionnelle, pour un type de sol donné, à l'apport annuel de matière organique primaire. Si A est cet apport annuel, on peut définir un coefficient Kl ou coefficient isohumique (Henin et Dupuis, 1945) correspondant à la fraction de la matière organique fraîche qui est transformée en humus. Ce coefficient de transformation pourrait à la rigueur être considéré comme constant pour un type de sol donné, si les conditions pédoclimatiques qui président à l`humification pouvaient être considérées comme constantes (Russell, 1964). Ce coefficient doit être par ailleurs très variable en fonction de la nature des matières végétales qui se décomposent et s'humifient. Sous végétation naturelle, il va de soi que la vitesse et les rendements d`humification doivent être très différents suivant la nature plus ou moins lignifiés, et la richesse en azote très inégale des matières organiques fraîches (feuilles, branches, etc.). Les rendements d'humification dépendent sûrement des conditions dans lesquelles s'effectuent ces transformations : sur le sol (litière) et dans le sol (racines). Si L et R représentent respectivement l'apport pendant l`unité de temps t, d'une part de résidus végétaux sur le sol, d`autre part de racines mortes et d'exsudats racinaires ; il est nécessaire, pour établir le bilan de l'humification, de faire intervenir deux coefficients fi et fr, qui correspondent aux fractions de ces matières organiques qui ne sont pas minéralisées et perdues par oxydation, érosion ou lessivage hors du profil. L`augmentation du taux d'humus pendant la période de temps considérée est donc exprimée par l'expression mathématique :

f1L+frR

Ces coefficients seraient compris entre les limites suivantes :

f1 :1/4 à 1/10

f2 : 1/2 à 1/5 lorsque les poids de matières organiques de la litière et des racines sont exprimés par leurs teneurs en carbone.

2.4. Répartition et teneur en matière organiques des ferralsols

On observe une grande hétérogénéité dans la nature et la répartition des matières organiques dans les profils. Les facteurs qui entrent en jeu sont essentiellement :

- le type de végétation naturelle qui recouvre le sol,

- les possibilités de migration des matières organiques dans le profil.

Pour les sols de forêt, les 3 à 5 centimètres supérieurs sont très riches en matières organiques, puis les teneurs décroissent ensuite rapidement. Pour les sols de savane, les teneurs en matières organiques sont plus faibles en surface mais l'horizon humifère est plus épais. En profondeur, les teneurs en matières organiques sont analogues à celles sous forêt ou légèrement

plus faibles. Cette différence s'explique essentiellement par la localisation de la source primaire de matières organiques. C'est la chute de débris organiques à la surface du sol, qui apporte l'essentiel sous forêt, alors qu'en savane c'est surtout le système racinaire. On a également opposé les types d`enracinement surtout superficiel de la forêt dense humide, et l'enracinement plus profond des graminées de savane. Ceci reste cependant à préciser, car l'on ignore à peu près tout du taux et du rythme de renouvellement des différentes sortes de racines sous ces deux types de végétation.

Les produits organiques provenant de la décomposition de la litière ou des racines mortes, ainsi que les produits de néosynthèse ne se fixent pas toujours immédiatement sur place, mais peuvent migrer. Dans les sols d'altitude, le coefficient de décomposition de l'humus est relativement faible. La température et la pluviométrie peuvent jouer (Segalene, 1957).

Figure 1.6. : Teneur en azote des sols en fonction de la Températures (Laudelou, 1962)

En 1930, Jenny avait montré que la teneur de matière organique des sols tempérés (U.S.A.), décroît lorsque la température moyenne annuelle augmente :

Figure 1.7. : Logarithme de la teneur en matière organique des sols

Graphique simplifié représentant les variations de la teneur en matière organique des sols en fonction de la température d'après Laudelou (1962).

Les variations de la teneur en carbone des sols ferrallitiques ne sont pas exactement parallèles à celles de l'azote, car le taux de carbone diminue plus rapidement que le taux d'azote quand la température augmente (Hardon, 1936).

Graig et Halais, (1934) à 1'Ile Maurice, Dean, (1938) aux Hawaï, puis Jenny, (1948) en Colombie, ont montré que la teneur en matière organique des sols ferrallitiques augmentait avec la pluviométrie. L'augmentation de la pluviométrie favoriserait la croissance de la végétation sans avoir beaucoup d'effet sur le taux de décomposition des matières organiques du sol (Birch et Friend, 1956). Pour les sols de basse altitude, il n'en soit pas de même. L'épaisseur de l'horizon humifère diminue souvent au fur et à mesure que la pluviométrie est plus élevée (Dabin, 1970).

Figure 1.8. : Domaine d'accumulation ou de destruction de l'humus en relation avec la température d'après (Mohr et Van Baren, 1954).

2.5. Minéralisation de l'humus

Les éléments qui alimentent la matière organique dans les sols ferrallitiques sont les débris ou résidus végétaux qui en se décomposant suite à une activité biologique donnent les éléments solubles (tels que le gaz carbonique, l'ammoniaque et un certain nombre de cations et d`anions minéraux) par minéralisation ou les divers composés humiques ou humus par des réactions de biodégradation ou de synthèse. L'humus qui est très résistant à l'action microbienne, donc avec une lente décomposition, interagit étroitement avec les matières minérales telles que les argiles ou les sesquioxydes. (de Boissezon, 1977).

La quantité de matière organique d'un sol qui se minéralise pendant une période donnée est
proportionnelle au taux de matière organique (Jenny, 1941 ; Henin et Dupuis, 1945). La
masse de matière carbonée du sol qui se décompose dans l'unité de temps peut donc s'écrire :

KfC où Kf est un paramètre de décomposition de l'humus. Pour un champ défriché, la mesure de la vitesse de décomposition de l`humus peut être faite en gardant le sol sans végétation ; mais les conditions sont très différentes de celles sous une couverture végétale naturelle. Il est cependant possible de calculer cette constante K, sous végétation naturelle, en faisant le bilan des deux processus antagonistes d'humification et de minéralisation de l'humus.

La variation de la teneur en carbone d'un sol dC, pendant le temps dt, est égale à la somme algébrique des gains et des pertes. En utilisant les symboles précédemment explicités, on peut écrire :

dC/dt = flL + f,R - K,C

Pour un sol sous végétation naturelle qui a atteint son équilibre climacique, la teneur en carbone du sol peut être considérée comme constante d'une année sur l'autre, et égale à CE et dC/dt = O

On a donc : K,C, = flL + f,R

C'est-à-dire que les gains de matières organiques sont alors compensés par les pertes. (Greenland et Nye, 1959).

Tableau 1.2 : Constante de décomposition de l'humus et apports organiques aux sols tropicaux

Production Pluviométrie

Forêt tropicale annuelle de Corg Constante de Altitude Mm/an Références

d'altitude litière décomposition de

(t de C.ha-1.an-1) (t.ha-1) l'humus (Kf) (m)

 
 
 

Max

Min

 
 
 

Colombie

5,1

403

0,63

0,25

1500

2800

Jenny, 1950

Indonésie

5,4

348

0,77

0,31

1200

2500

Hardon, 1936

Madagascar

5,8

351

0,80

0,31

1700

2000

Pernet, 1948

Corg : Quantité de carbone organique présent dans la couche 0-30 cm du sol

2.6. Influence des matières organiques sur les propriétés physico chimiques des ferralsols

La matière organique du sol joue un rôle central dans la fertilité du sol. Elle tient le rôle de réservoir en éléments nutritifs tels que C, N, P, bases. Elle a aussi une fonction biologique par les cycles de minéralisation immobilisation et une fonction d'échange et de sorption (de Boissezon, 1970).

Les sols très évolués et pauvres en éléments nutritifs comme les sols ferrallitiques trouvent un grand intérêt dans la matière organique par son étroite relation avec les microflores du sol. En effet, ce sont les principaux acteurs dans la décomposition des résidus ou matière organique et dans son humification. L'humus ainsi formé présente de nombreuses propriétés vis-à-vis du sol et des éléments nutritifs.

2.7. Contraintes physiques, chimiques et biologiques pour la mise en culture des ferralsols

2.7.1. Contraintes physiques pour la mise en culture des ferralsols

En milieu naturel, l'érosion et la lixiviation des « nutriments » sont réduits. Par contre, dès qu'on défriche et cultive ces vastes étendues, les sols sont soumis à l'agressivité particulière des pluies; l'érosion en nappe décape la mince couche humifère et fertile, les eaux de drainage lixivient les nutriments mobiles (N, K, Ca, Mg), les horizons superficiels s'acidifient et s'appauvrissent en jeunes par lessivage à floculation diffuse et par érosion sélective.(Roose et al, 1981)

2.7.2. Contraintes chimiques et biologiques

Dans les ferralsols acides, l'absence concomitante de certains éléments (Ca, Mg, K) normalement présents sous forme échangeable et l'action toxique de l'aluminium échangeable représente la contrainte majeure de la croissance racinaire des plantes cultivées (Lopes, 1984 ; Goedert 1987 ; Robert, 1996). Cet effet de l'aluminium sur le développement racinaire entraîne une baisse de rendement de la plupart des productions végétales. L'aluminium pourrait également être nuisible à de nombreux microorganismes du sol. Il s'agit donc là une contrainte chimique majeure qui affecte une grande partie de l'activité biologique des sols.

CHAPITRE 3 : TRANSFORMATIONS ET DYNAMIQUE DES MATIERES ORGANIQUES DANS LES SOLS. CARACTERISATION DES INTRANTS ORGANIQUES

3.1. Définition de matière organique

La matière organique est l'ensemble des composés carbonés et azotés issus de la dégradation des produits de la faune et de la flore, de surface et du sous sol. Elle présente une gamme de substance très différents et à des stades d'évolution très variée (Duchaufour, 1977). On distingue par ordre d'évolution: la matière organique vivante (racine, faune, microorganisme, microfaune), la matière organique fraîche , peu décomposée (provenant du reste de microorganisme vivant présent ou apporté dont la structure est encore facilement reconnaissable, les composés organiques chimiquement bien définis tels que les sucres, les acides organiques, les acides aminés (issus de la décomposition) et enfin l'humus (matière organique stabilisée) et les éléments microbiens constituant la biomasse (Bachelier, 1963).

Les résidus organiques apportés au sol sous forme de litières, de résidus de récolte, de composts ou de fumiers, d'exsudats racinaires, constituent l'apport organique exogène. Cette matière organique exogène qui est incorporée au sol intact ou broyée, constitue une source d'éléments nutritifs pour les organismes vivants du sol, animaux ou végétaux (Feller et Beare, 2004).

Les principaux produits organiques utilisés en agriculture sont classés en deux groupes principaux : les produits organiques évolués et les produits organiques non transformés. Les premiers comprennent les produits fermentescibles provenant de l'exploitation elle-même (fumiers) ou de l'extérieur (déchets urbains, sous-produits de l'industrie agro-alimentaire, composts...). Ils renferment une proportion élevée de composés carbonés stables. Les seconds sont constitués de résidus de culture (pailles, chaumes, feuilles, racines,....) et des engrais verts, qui renferment moins de constituants carbonés stables. Ces différents produits présentent un rendement en humus variable que l'on mesure par le coefficient k1 appelé coefficient isohumique (Chenu et Bruand, 1998).

3.2. Principaux constituants des apports organiques exogènes

Les constituants organiques renferment de nombreux éléments chimiques: C, O, H, N, P, S. Le carbone représente 50 à 60% de la totalité et l'azote 5% environ. Ces deux éléments sont l'objet d'une attention particulière. Ils exercent un rôle déterminant pour la vie microbienne et la nutrition azotée des plantes et constituent l'un des principaux paramètres entrant dans les équations des cinétiques de décomposition (Swift et al., 1979).

Les composés carbonés se repartissent en deux types selon leur structure : des composés
aliphatiques où les atomes de carbone forment des chaines linéaires et des composés

aromatiques où ces mêmes atomes sont disposés selon un ou plusieurs cycles (benzènes, phénols...). Les composés aliphatiques sont plus facilement dégradés par les microorganismes du sol.

L'azote est présent sous trois formes principales : la forme aminée (-NH2), la forme ammoniacale (l'ion ammonium NH4) et la forme hétérocyclique.

La matière organique fraiche est principalement présentée par des composés végétaux par ordre quantitatif décroissant : celluloses, hémicelluloses, pectines, lignines, cutines, protéines, tanins), ensuite, ceux de la microflore, polysaccharides microbiens, chitines, lipides, lipoprotéines, protéines. Il s'agit de macromolécules polymérisées.

3.3. Caractéristiques des composés humiques du sol

Les composés humiques se présentent comme des ensembles ou « amas moléculaires », de structure chimique très complexe résultant de la condensation de divers composés s'associant au cours de l'humification. Vu leur diversité, il est difficile d'établir une structure unique. Divers schémas hypothétiques, susceptible d'expliquer leurs propriétés, ont été proposés :

- une masse centrale formée de très nombreux composés condensés, probablement de nature aromatique où l'azote serait sous les formes cyclique et aminée ;

- des chaines latérales polypeptidiques « accrochées » à la périphérie de la masse précédente. L'importance relative des deux ensembles varierait des acides fulviques aux acides humiques. La complexité de la masse centrale augmenterait avec le degré d'évolution des substances humiques.

L'humus a des caractéristiques principales suivantes :

- le caractère colloïdal, au dessus d'une certaine taille, les amas ne peuvent plus traverser les membranes filtrantes,

- la résistance à la minéralisation, le noyau est d'autant plus difficilement dégradable qu'il est polycondensé ;

- l'existence et l'importance de la capacité d'échange due aux groupements -COOH et -OH ionisables présents en grand nombre sur les chaines latérales.

- l'évolution possible des acides fulviques en acides humiques et l'obtention par hydrolyse d'acides fulviques à partir des acides humiques.

3.4. Décomposition des apports organiques

La décomposition des apports organiques exogène est définie comme processus de séparation de matériaux organiques apportés dans le sol en leurs constituants de base (Mustin, 1987). C'est le résultat d'une série de réactions chimiques qui aboutit à la transformation des composés organiques complexes en composés minéraux simples (Leclerc, 2003), la majeure partie de cette décomposition est réalisée par des microorganismes hétérotrophes. Les

différentes modalités influençant la décomposition de la matière organique apportée (M.O.A.) sont liées à l'activité de ces microorganismes (Feller, 1993 ; Chaussoud et Houot, 1993).

Réorganisation

Minéralisation rapide

Matière organique
fraiche

Produit de la
minéralisation

NH4 +, NO3 -, CO2,
PO4H2 -, PO4H--, SO4

Produits résiduels ou
transitoires

Substances humifiées

Minéralisation lente

C/N

Elevé

Moyen

 

10-15

disponibilité en azote

d'après Chenu, 1999

Figure 1.9: Représentation schématique de la transformation des composés organiques en composés minéraux simples

Les substances organiques fraîches ou humifiées sont dégradées par les microorganismes chimioorganotrophes. Ils les oxydent pour libérer l'énergie métabolique. Une part est utilisée par eux-mêmes, une autre est dissipée sous forme d'énergie. Selon la nature de constituants et les conditions, trois cas peuvent être distingués :

- Les constituants subissent une oxydation complète, une partie de carbone est métabolisée et une autre dégagée sous forme de gaz carbonique (CO2). Une importante quantité d'énergie est libérée.

- Les constituants sont plus modérément oxydés. La quantité d'énergie libérée est plus faible que précédemment et une partie du carbone est utilisée par les microorganismes. Les composés partiellement oxydés fournissent des matériaux pour la synthèse d'humus.

- Les constituants subissent une dégradation encore plus limitée et les produits résiduels, assez résistants à la biodégradation, sont des précurseurs humiques (Chabalier et al., 2006). L'ensemble des réactions biologiques qui aboutit à la libération des éléments chimique sous forme minérale constitue la minéralisation brute. Une partie des éléments minéralisés sont immédiatement réutilisés par les microorganismes. L'ensemble des réactions correspondantes est désigné comme l'organisation ou la réorganisation ; selon que les processus d'organisation brute ou de minéralisation brute l'emportent, on constate une organisation ou une minéralisation nette.

3.4.1. Dégradation des substrats carbonés

Les végétaux renferment au moins 50% de carbone. Certains composés carbonés sont insolubles comme la cellulose, les hémicelluloses et la lignine, d'autres sont solubles comme les saccharides ou des composés phénoliques.

3.4.1.1. Dégradation de la cellulose

La cellulose est un polymère du glucose, de formule (C6H10O5) n (n compris entre 200 et 14000). C'est un constituant principal des végétaux et en particulier de la paroi de leurs cellules. La cellulose constitue la molécule organique la plus abondante sur la terre (plus de 50% de la biomasse) (Klemm et al., 1998). La décomposition de la cellulose est lente et requiert un ensemble de cellulase essentiellement d'origine fongique et bactérienne (Parsiegla et al., 1998). En effet, la biodégradation complète de la cellulose implique l'action d'une succession de microorganismes. Ces derniers sont taxonomiquement très variés et agissent en forte interaction pour conduire à une dégradation de la cellulose. Cette dégradation donne du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau en condition d'aérobiose et du dioxyde de carbone, de l'eau et du méthane en condition d'anaérobiose. La décomposition de la cellulose est fortement influencée par la disponibilité en azote du milieu.(Abdelhafid et al., 2000; Francou, 2003).

3.4.1.2. Dégradation de l'hémicellulose

L'hémicellulose est constitué de longues chaînes d'oses, plus courtes que celles de la cellulose. La structure élémentaire de ces chaînes, assez complexe, est à base de xylanes, xyloglucanes, galactanes, arabinanes, arabinogalactanes. L'hydrolyse de l'hémicellulose donne des oses variés (hexoses, pentoses) et des acides uroniques.

3.4.1.3. Dégradation de la lignine

Les lignines sont des polymères aromatiques. Les monomères qui les composent sont des composés phénoliques avec des chaînes latérales comportant souvent le groupement méthyl (- O-CH3). On les trouve principalement dans les parois pecto-cellulosiques de certaines cellules végétales. Deux composés sont souvent présents : l'alcool coniférylique et l'alcool syringique. Les lignines sont dégradées plus lentement que la cellulose. Après disparition des chaînes latérales, des dernières puis des monomères sont libérées. En conditions favorables, la dégradation est surtout opérée par des champignons. Grâce à des enzymes appropriées, les agents de la pourriture blanche (ascomycètes et basidiomycètes) réalisent l'ouverture des noyaux aromatiques, opération qui exige au laboratoire des réactifs très puissants.(Tuomela et al., 2000; Reid, 1995). Les composés phénoliques de plus petites tailles obtenues constituent des matériaux pour la synthèse des substances humiques qui renferment en effet de nombreux noyaux phénols. Certains de ces composés se lient avec des composés peptidiques résultant de la protéolyse. Une partie de l'azote est ainsi temporairement bloquée sous forme de complexes polyphénols- protéines.

3.4.1.4. Dégradation des composés carbonés solubles

Les composés carbonés solubles proviennent, soit directement des cellules des tissus végétaux, soit apparaissent progressivement au cours de la cellulolyse et de la ligninolyse ou sont synthétisés par les microorganismes. Les uns comme les saccharides sont très énergétiques et totalement minéralisés ; d'autres, principalement des composés phénoliques, un peu plus résistants du fait de leur structure cyclique, servent surtout à l'édification des composés humiques.

3.4.1.5. Dégradation des substances humiques

L'humification est l'ensemble des processus qui aboutissent à la formation de l'humus à partir de composés résiduels difficilement dégradables et de substances synthétisées par les microorganismes (humus microbien) (Senesi et al., 2008).

Les substances humiques représentent une part importante de la demande chimique en oxygène (Christensen et al., 2001). Dans l'environnement, les substances humiques sont constituées par des réactions secondaires de synthèse (condensation) lors de processus de dégradation et de transformation des matières organiques sous l'action microbienne.(Senesi et al., 2008). Elles peuvent se scinder en humines insolubles à tous pH, en acides fulviques (AF) solubles à tous pH et en acides Humiques (AH) insolubles uniquement à pH acides (Jerzykiewicz et al., 2002).

Dans le sol, la formation des substances humiques à partir de débris animaux et végétaux
repose sur plusieurs voies décrites par Stevenson et Wiley, (1982). La voie 1 représente la
théorie classique, popularisée par Waksman,(1938) selon laquelle les substances humiques

représentent des lignines modifiées. La voie 2 correspond à la théorie d'une transformation de la lignine en polyphénol puis en quinones et la voie 4 la condensation des sucres aminés.

En effet, les substances humiques (AH et AF) ne constituent pas des composés bien spécifiques, mais correspondent à l'ensemble des composés d'un milieu possédant certaines propriétés chimiques identiques. Par conséquent, il est difficile de distinguer les véritables SH, résultant des processus d'humification, des composés ayant les mêmes propriétés qu'elles.

Ainsi, Hedges et al., (1986) rapportent que des composés répondant aux définitions des AH et AF sont formés à deux stades différents du turnover de la matière organique naturelle : en phase de minéralisation et en phase d'humification. En effet, la dégradation des biopolymères organiques peut conduire à la formation de composés de type AH qui en se décomposant donnent des composés de types AF qui donnent à leur tour de plus petites molécules organiques. Cette dernière fraction organique, définie fréquemment comme de la MO labile (Stevenson et Wiley, 1982), est alors directement minéralisée ou bien impliquée dans les processus d'humification.

Dès lors, des réactions de condensations biotiques interviennent sur ces petites molécules pour donner en premier lieu des AF puis des AH et finalement de la matière organique kérogène.

3.4.2. Dégradation des produits azotés

Les principales formes initiales de l'azote organique sont les protéines des végétaux et des microorganismes. Viennent ensuite les amino-polysaccharides constituants de la membrane des champignons ou de la paroi des bactéries, des pigments (chlorophylle), les acides nucléiques. La dégradation des composés azotés, des protéines essentiellement, comporte trois processus successifs : la protéolyse aboutissant à la libération des acides aminés constitutifs, l'ammonification aboutissant à la libération d'azote sous la forme ammoniacale et la nitrification.

3.4.2.1. Protéolyse

En milieu biologique favorable (pH, aération, ...), les enzymes microbiennes sont capables de rompre des liaisons peptidiques et de libérer les polypeptides. Ceux-ci sont à leurs tours soit simplifiés en acides aminés assimilés par les microorganismes (désaminés) ou ammonification, ou forment de polycomplexes polyphénols- protéines avec des produits de la dégradation de la lignine. Très lentement, ces complexes sont à leur tour dégradés. La microflore de la protéolyse est très variée et peu spécifique.

3.4.1.2. L'ammonification

L'ammonification est le processus de transformation de l'azote de la matière organique en azote ammoniacal.

Les acides aminés libérés lors de la protéolyse totale subissent une désamination selon plusieurs voies possibles : hydrolyse avec ou sans décarbonatation, réduction ou oxydation avec décarbonatation. Selon les processus, un alcool ou un acide gras apparaît accompagné d'une libération de CO2 et de NH4 + ou non ionisé (NH3) (Stevenson et Wiley, 1982). La microflore ammonifiante comporte de très nombreuses espèces de bactéries, d'actinomycètes et de champignons. Du fait de cette diversité, elle présente peu d'exigences écologiques.

3.4.2.3. La réorganisation

Une partie de l'ammonium libéré est aussitôt réutilisée par d'autres microorganismes disposant d'énergie et de substrat carbonés nécessaires à l'élaboration de leur protoplasme. L'ammonification brute correspond à la quantité d'ammonium réellement dégagée. La présence de composés carbonés énergétiques favorise la réorganisation. L'organisation de l'azote est d'autant plus importante que le composé organique contient moins d'azote mais elle se produit même pour des composés à faible rapport C/N (Handayanto et al., 1997). Le rapport C/N est utilisé pour caractériser la biodégradabilité d'un composé organique.

3.4.2.4. La nitrification

La nitrification est un phénomène biologique où l'azote ammoniacal est transformé en azote nitreux puis nitrique. Des bactéries chimiolithitrophes oxydent l'ammonium en nitrites puis autre en nitrates pour se procurer l'énergie indispensable. (Warington, 1878)

NH4 ++3/2 O2 NO2 -+H3O++63.8 Kcal

NO2 -+ 1/2O2 NO3 -+17,5 Kcal

Les bactéries de la nitrification sont très spécifiques et peu nombreuses. La nitritation est opérée par des bactéries comme Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira ; la nitratation par des bactéries comme Nitrobacter.

Les bactéries nitreuses et nitriques sont aérobies et mésophiles. Leur optimum de température se situe entre 30 et 35°C. Autotrophes, elles utilisent comme source de carbone le CO2 ou les carbonates. Les bactéries nitreuses ont peu d'exigences écologiques tant vis-à-vis du pH que de la température. Elles tolèrent les fortes concentrations en ammoniac. En conditions pédoclimatiques normales, les nitrites sont oxydés aussitôt formés et n'existent donc qu'à l'état de traces dans les sols. Les exigences des bactéries nitriques sont plus strictes : pH compris entre 5 et 8 avec un optimum d'activité au voisinage de la neutralité, température comprise entre 5 et 40°C, faible concentration en ammoniaque. Plusieurs oligoéléments sont nécessaires pour l'élaboration des enzymes.

Les nitrates formés peuvent être immobilisées par les microorganismes, ou lessivées ou
dénitrifiées. Seule la fraction restante est disponible pour les végétaux. L'ensemble des

transformations où interviennent successivement et simultanément les processus d'ammonification, de nitrification et d'immobilisation microbienne constitue le cycle de l'azote.

3.4.2.5. La dénitrification

La dénitrification correspond à la réduction des nitrates (NO3-) et des nitrites ((NO2-) selon la chaîne réactionnelle suivante lorsque le milieu devient anoxique :

NO2- N2O N2 NH3

La dénitrification est un processus respiratoire microbien au cours duquel des microorganismes sont capables de substituer à l'oxygène des formes oxydées de l'azote comme accepteur terminal d'électrons dans leur chaîne respiratoire.

Les nitrites sont assez instables. En présence de beaucoup d'ammoniacs, leur oxydation en nitrates est ralentie, ils peuvent se décomposer en N2O. L'importance de la dénitrification est assez limitée. Les bactéries dénitrifiantes au sens strict sont des bactéries capables de réduire NO3 - ou NO2 - en N2O et / ou N2 et qui peuvent utiliser l'énergie libérée au cours de cette réduction pour se développer (Mahne et Tiedje, 1995). Parmi les microorganismes hétérotrophes présents dans les sols cultivés, 1 à 5% d'entre eux sont des dénitrifiantes représentent 10% des bactéries totales en sol cultivé. Les 2/3 de la microflore réduisent les NO3 - en NO2 -, mais seulement un faible pourcentage semble capable de réaliser toute la chaîne de réactions (Germon et Couton, 1999).

.

humification

nitrification

humification

Matière
organique

minéralisation

assimilation

Biomasse
microbienne

NO3 -

lixiviation

recyclage

NH4 +

organisation

N du résidu de
culture

volatisation

Figure 1.10.Schémas représentatifs des transformations de l'azote dans le sol

3.5. Facteurs affectant la décomposition des matières organiques

Les différentes modalités influençant la décomposition de la matière organique apportée sont liées à l'activité de ces microorganismes (Mustin, 1987).

3.5.1. Biomasse microbienne

La population microbienne comporte de nombreuses espèces appartenant à différents genres
présentant des niveaux d'organisation différents. Les bactéries et les cyanophycées, les

procaryotes, les champignons et les autres algues sont des organismes eucaryotes quipossèdent un noyau isolé par une membrane. La population microbienne est nombreuse,

diverse et variable d'un sol à un autre. Son importance et sa diversité augmente avec le degré d'évolution des sols et leur utilisation. La population microbienne comporte :

- les microorganismes autochtones, présents et vivants aux dépens des matières organiques humifiées ;

- les microorganismes zymogènes dont l'activité est intermittente. Ils se multiplient en

grand nombre lors d'un apport de matières organiques fraîches fermentescibles.

Le mode et la rapidité de reproduction permettent une croissance importante en conditions favorables. La population microbienne comprend trois ensembles principaux : les bactéries, les champignons et les algues. Les caractéristiques des principaux groupes microbiens sont résumées dans le tableau 3.1.

Tableau 1.3 : Caractéristiques des principaux groupes microbiens (Rivière)

Nature Localisation Quantité/poids Poids Kg à l'Ha Principales

dans le sol de terre (g) activités

Algues Couches

superficielles

Champignons Couches

superficielles

1000à 100 000 Variable Fixation de l'N

1000 à 1000 000 1 000 à 1 500 Amélioration de

la structure Décomposition des matières
organiques Formation de l'humus

Actinomycètes Couches

superficielles et moyennes

Bactéries Couches

superficielles et moyennes

10 000 à

10 000 000

1 000 000 à

10 000 000

700 Décomposition

graduelle de
l'humus

500 à 1 000 Toutes activités

La croissance des microorganismes est utilisée dans le sens de reproduction. En présence
d'une quantité limitée de substrats énergétiques et nutritifs et en conditions favorables, la

croissance microbienne présente plusieurs phases : une phase de latence où la croissance est faible, les microorganismes s'adaptent aux conditions. Ils élaborent des enzymes appropriées ; une phase d'accélération où le métabolisme démarre ; une phase de développement exponentiel où le taux de croissance est maximal ; une phase de ralentissement due à l'épuisement d'un ou plusieurs métabolites ou à des modifications de conditions induites par une précédente croissance (ex : le pH) ; une phase stationnaire durant laquelle la croissance s'arrête ; une phase de déclin correspondant à la mort des microorganismes, par manque de nutriments ou par intoxication.

3.5.2. Activité de population microbienne

L'activité microbienne dépend des capacités de transformation des populations et des conditions auxquelles elles sont soumises. Les microorganismes prélèvent l'énergie dans le milieu environnant et la transforme en énergie chimique. Un flux d'énergie correspond un flux de matière qu'on désigne comme l'ensemble des réactions de dégradation qui libère de l'énergie et des réactions du métabolisme nécessitent l'intervention d'enzymes. Pour assurer leur entretien, leur croissance et leur reproduction, les microorganismes doivent disposer d'énergie, d'éléments minéraux dont le carbone, et l'azote, éléments de base de leurs constituants.

Les microorganismes capables d'élaborer de la matière organique à partir des éléments simples sont autotrophes comme les plantes. Les autres, beaucoup plus nombreux sont hétérotrophes. Pour cette élaboration, certaines algues et bactéries qui captent l'énergie lumineuse sont des phototrophes, d'autres trouvent leur énergie dans les phénomènes d'oxydation : ce sont des chimiotrophes. Les bactéries de la nitrification, les bactéries sulfureuses, les bactéries de la dénitrification appartiennent au groupe des chimiotrophes. Les groupes de chimio organotrophes oxydent des composés organiques. Ils sont très nombreux dans le sol et très actifs en présence des composés facilement dégradables. Ils utilisent à la fois l'énergie libérée par oxydation et le carbone libéré pour leurs synthèses.

Chez les chimio-organotrophes aérobies, le transport des électrons jusqu'à l'oxygène dégage une grande quantité d'énergie. Ils convertissent environ 50% du carbone organique en carbone cellulaire, le reste est dégagé sous forme de gaz carbonique. Chez les anaérobies, l'hydrogène et les électrons se fixent sur des accepteurs organiques ou minéraux. Le rendement énergétique est beaucoup plus faible et, pour obtenir la même quantité d'énergie, les anaérobies doivent dégrader beaucoup plus de matière organique que les aérobies.

3.5.3. Facteurs influençant l'activité microbienne 3.5.3.1. Les conditions du milieu

La température, l'humidité, la disponibilité en oxygène (Musten, 1989), le pH du sol (Mustin, 1987) sont des facteurs qui influencent directement ou indirectement l'activité microbiologique dans le sol. La disponibilité en azote minéral dans le sol est aussi importante (Recous et al., 1990). Les micro-organismes ont un ratio C/N relativement faible (C/N entre 8 et 12) et ont souvent besoin d'une source d'azote minérale extérieure pour utiliser le substrat C du produit organique de façon optimale.

Tableau 1.4 : Interaction entre le pédoclimat et l'évolution de la matière organique

Pédoclimat Influence sur l'altération Evolution de la matière

organique

Sol gorgé d'eau Réduction et éventuellement

élimination du fer

Froid et humide toute l'année Altération importante des minéraux par acidolyse et complexolyse

Accumulation de la matière végétale peu décomposée Minéralisation ralentie

L'altération reste modérée Accumulation de matière

organique en surface

Température modérée,

drainage libre, faible contrast saisonniers de température et d'humidité

Température modérée,

conditions réductrices par engorgement, une partie de l'année.

Température modérée, sol constamment humide, mais non réducteur

Température modérée, forts contrastes saisonniers de température et d'humidité

Altération modérée. Les argiles sont surtout héritées

Altération renforcée par complexation de l'aluminium. Evolution des argiles vers des

montmorillonites de
dégradation

Tendance à l'accumulation de calcaire en profondeur

Minéralisation rapide mais humification faible.

Tendance à la dégradation des humus par destruction des structures, sauf si Ca échangeable est abondant.

Forte maturation des

composés humiques et incorporation profonde de matière organique

Température élevée et Altération poussée, forte Minéralisation rapide

alternance de saisons sèches et humides. Sol drainé, saison humide longue Température élevée et
alternance de saisons sèches et humides. Sol drainé, saison humide courte Température et humidité élevées en toute saison

individualisation et

rubéfaction éventuelle du fer

Altération faible, tendance à accumulation des carbonates

Altération très poussée.

Formation de kaolinite

Forte maturation des

composés humiques, forte liaison argile humus

Minéralisation rapide et humification faible

(Bonneau et Souchier, 1979).

3.5.3.2. Contact entre la matière organique apportée et les particules de sol

Le contact détermine la colonisation par les microorganismes, la diffusion des composés solubles et les transferts de nutriments et d'oxygène (Chenu et al., 1999). La surface de contact est déterminée par les caractéristiques physiques initiales des matières organiques apportées (MOA) et le degré d'intimité entre le sol et la MOA. La compaction améliore significativement la minéralisation de la MOA, tant que le système reste aérobie (Fruit et al, 1999).

3.5.3.3. Caractéristiques du sol

La texture, la structure, la nature de la végétation des sols et le fond géochimique du sol modifient les conditions de décomposition. Cependant, les caractéristiques intrinsèques du sol ont un effet relativement faible sur la décomposition d'une MOA en conditions contrôlées et optimisées (Ladd et al., 1993).

3.5.3.4. Qualité intrinsèque de la matière organique apportée

Ce paramètre se correspond aux caractéristiques intrinsèques et initiales (au moment de l'apport) des MOA vis à vis de sa décomposabilité par les microorganismes. Ces caractéristiques sont d'ordre chimique ou physique. La description biochimique des produits est la plus couramment utilisée. Elle revient à mesurer différents compartiments biochimiques dont on suppose des vitesses de décomposition différentes dans le sol.

Il existe de nombreux modèles qui permettent de prédire la décomposition, souvent en terme de C et de N minéralisés (Shaffer et al., 2001). La prédiction de cette décomposition peut s'exprimer comme le produit de fonctions représentant les différentes modalités citées ci dessus :

F(t)=f( qualité MOA)*f(climat)* f(conditions limitantes)* f (contact) (1)

La décomposition d'une matière organique s'exprime en termes de quantité de carbone minéralisé et de type de molécules présentes dans le sol au cours du temps. Les microorganismes responsables de la décomposition sont difficiles à étudier d'un point de vue quantitatif, car leur variation est très rapide et les fonctions qui leur sont associées sont très larges (Nannipieri et al., 2003).

Le coefficient de minéralisation de la matière organique est fonction du type de sol (granulométrie, calcaire, pH), des conditions climatiques et de la communauté microbienne (Chabalier et al., 2006).

3.6. Valeur agronomique d'un intrant organique : définition et évaluation.

La valeur agronomique d'un intrant organique se définit par la valeur amendante et la valeur fertilisante. La valeur amendante étant la capacité à augmenter la teneur en matière organique des sols de façon à en améliorer son bio fonctionnement et la valeur fertilisante, correspond à la teneur en éléments nutritifs et leurs disponibilités sous des formes assimilables par les plantes c'est-à-dire minéral. Dans cette étude la valeur fertilisante sera principalement approchée du point de vue de la valeur azotée.

PARTIE 2 :

DIVERSITE DES PRATIQUES PAYSANNES

D'USAGE DES MATIERES ORGANIQUES DANS

LES SYSTEMES DE CULTURE EN

AGRICULTURE URBAINE

CHAPITRE 1 : PRATIQUES PAYSANNES DE FERTILISATION ET D'AMENDEMENT ORGANIQUE DES SOLS CULTIVES. DIVERSITE ET USAGE DES INTRANTS ORGANIQUES

1.1. Introduction

Dans l'agglomération d'Antananarivo, l'agriculture occupe 43% des quelques 425 km2 (Aubry, 2005). Elle est caractérisée par la présence de riz (bas fonds, périmètres irrigués), de maraichage et de cultures vivrières des « tanety », auquel s'ajoutent des petits élevages selon les zones (canard, volaille). L'agriculture est diversifiée. Dans ce contexte, les systèmes de production avec dominance maraichère se concentrent soit en ville (cresson des bas fonds inondables, soit dans les zones collinaires (N'Dienor, 2006). Leur diversité dans l'exploitation, leur degré d'intensification et leur part dans le revenu des ménages sont cependant variables (Rajoelison, 2003 ; N'Dienor, 2004).

L'agriculture urbaine d'Antananarivo est souvent en difficulté dans la plupart des zones rizicoles, mais par contre très dynamique dans le secteur maraîcher. Si le riz produit localement participe, autoconsommation comprise, pour 15 à 25% aux besoins en riz de l'agglomération, les travaux sur les filières en légumes frais montrent une prédominance des origines périurbaines, voire une exclusivité pour certains produits comme le chou-fleur (Rajoelison, 2003). Le chiffre d'affaires des filières maraîchères approvisionnant la Commune Urbaine d'Antananarivo (CUA) s'élève à 29 milliards d'Ariary/an soit 10.000.000 euros/an (Dabat et Andrianarisoa, 2005; Ravoniarisoa, 2005). Selon les mêmes travaux, la tomate est actuellement le produit maraîcher le plus consommé par les citadins, 95% en consomment : 44 kg par habitant et par an, soit 43.000 tonnes annuelles.

Dans l'ensemble, les agriculteurs investissent peu dans l'amélioration des sols. 30% des parcelles de culture seulement ont reçu un apport en engrais organique (INSTAT, 2005), et 6% des terrains agricoles ont reçu l'engrais minéral depuis 2001 (INSTAT, 2005). Le faible apport en matière organique et minéral est lié à la pauvreté des producteurs.

La dégradation des sols est reconnue comme l'un des problèmes cruciaux auxquels le monde et en particulier l'Afrique est confrontée. A Madagascar, l'évolution des caractères des sols après défrichement et mise en culture a été étudiée par de nombreux chercheurs (Milleville et al., 2001; Brand et Rakotondranaly, 1997 ; Pfund et al., 1997).

La plupart de ces travaux en relation avec le travail du sol, le système cultural et le type de culture, met en évidence une dégradation des sols due à la mise en culture. Or la production agricole, principale source économique, en Afrique, particulièrement à Madagascar, repose encore sur le système traditionnel de cultures itinérantes sur brûlis. A Antananarivo, les techniques de culture s'adaptent aux conditions de milieu tout en les transformant

progressivement au cours de la phase culturale, mais en mesure d'artificialiser le milieu cultivé pour en rendre durable l'exploitation.

D'après (Aubry et al., 2005), le projet ADURAA a mis en évidence le fort besoin de matières organiques des systèmes maraichers des collines de l'Est du fait de la colonisation croissante de sols ferrallitiques pauvres des « tanety » par le maraichage et de la faible production endogène de matières organiques (N'Dienor, 2002). ADURAA a testé dans ces systèmes comme alternative totale ou partielle aux modes actuels de fertilisations, l'utilisation d'un criblé de décharge « terreau d'Andralanitra » fabriqué artisanalement par une association caritative (Ravalimanana, 1999).

Cette étude vise à étudier la pratique paysanne de fertilisations et d'amendements organiques des sols cultivés dans l'agglomération d'Antananarivo.

Des enquêtes auprès des paysans ont été menées avec pour objectifs de :

- comprendre quelles sont les diverses ressources organiques disponibles dans l'agglomération d'Antananarivo et dans les zones périphériques pour les paysans. Quels sont les fertilisants organiques utilisés par les agriculteurs.

- étudier les pratiques paysannes d'usage et de gestion des matières organiques, c'est-à-dire comprendre quelles sont les règles sur lesquelles se basent les agriculteurs pour s'approvisionner en matières fertilisantes et quelles sont les règles d'attribution des matières aux cultures dans leurs parcelles (rôles des successions culturales, des associations culturales). On cherchera à comprendre notamment quelles sont les fonctions que les agriculteurs attribuent aux matières fertilisantes et plus particulièrement les matières organiques utilisées.

1.2. Méthodologies des enquêtes

Nous avons réalisé 3 séries d'enquêtes en milieu paysan. La première enquête a été menée avec une étudiante française9 dans le cadre de son mémoire de fin d'étude, portant sur la gestion de fertilité des sols en AUP autour des pratiques et perceptions paysannes. La deuxième enquête porte sur leur système de production (cultures, élevages, successions de culture), leur système d'approvisionnement en matières fertilisantes et les règles d'attribution des matières aux cultures. La troisième enquête porte sur la conduite de la fertilisation par ces agriculteurs sur leurs cultures.

1.2.1.. Choix des sites d'enquête et choix des paysans

Pour la première enquête, nous avons choisi les zones de production maraichère approvisionnant le marché d'Antananarivo. Un sondage a été fait auprès des supermarchés, des restaurateurs et des commerçants en riz, fruits et légumes des principaux marchés de la ville (Analakely, Isotry, Andravoahangy, Mahazo, Mandroseza). Nous avons choisi 9 sites

9 Hélène Fonteneau, étudiante de l'ISTOM, Ecole d'Ingénieur en Agro-Développement International

d'enquêtes à partir de leur spécialisation d'approvisionnement de la ville d'Antananarivo Alasora, Andraisoro, Ambatobe pour la production des légumes, Ambohitrimanjaka pour la production des fruits et légumes, Ambanidia et Andraisoro pour la production de cresson et Ambohimanarina est spécialisé sur la production de riz. Entre autre, Ankadikely Ilafy et Ambohimangakely (Andralanitra) sont aussi choisis grâce à leur implication dans la valorisation de déchets en agriculture (proximité du site de production de terreau).

Carte 2.1. Localisation des sites d'enquêtes (D'après la carte de repérage des zones urbanisées, Cities alliance, 2004)

Pour les deuxièmes et troisièmes séries d'enquêtes plus approfondies, nous avons choisi une
zone d'étude spécifique, une neuvième site, le fokontany Ambohidrazaka, commune rurale

d'ALASORA, à 12 km au Sud Est du centre ville d'Antananarivo (carte 2.1), compte tenu de sa diversité de productions agricoles, d'une forte utilisation a priori de matières organiques et de sa proximité avec la ville. Les enquêtes ont été faites à l'aide d'un questionnaire préétabli.

Carte 2.2. Localisation des sites d'Alasora (Google Earth, photo satellite 2004) 1.2.2. Enquête individuelle et thèmes abordés

D'après Aubry et al. (2005), la pratique de l'agriculture concerne entre 15 et 18% des ménages de la CUA et entre 25 et 75% des ménages en périphérie. La typologie croisée des systèmes d'activités et des systèmes d'exploitation de ces ménages agricoles, présentée en première partie, montre la diversité des situations.

Compte tenu du manque de données concernant la diversité de matière organique dans l'agglomération d'Antananarivo, la perception paysanne sur l'utilisation et la gestion des matières organiques, l'échantillonnage était réalisé selon deux approches combinées dite « boule de neige » et « aléatoire ». Dans la première approche, l'individu enquêté est pris comme relais à partir duquel le rayon de l'enquête s'élargit, tandis que la seconde approche consiste à choisir des individus de façon non biaisée dans la zone définie. Au total, 149 paysans ont été enquêtés sur les 9 sites.

Pour les deuxièmes enquêtes concernant les systèmes de production (succession de culture,
leur système d'approvisionnement en matières fertilisantes et les règles d'attribution des

matières aux cultures), avec l'aide du chef de Fokontany10 d'Ambohidrazaka, commune Alasora, une dizaine d'agriculteurs volontaires a été choisie sur la base de leur système de culture en retenant le riz, deux cultures maraichères de longueur de cycle différente, et sur la base du type de systèmes d'activités décrits dans la typologie globale suite au programme ADURAA (Aubry et al, 2008).

Pour les troisièmes enquêtes portant sur la conduite de fertilisation, 5 paysans ont été retenus par les diversités des matières organiques utilisées et la taille de leurs exploitations.

Tableau 2.1: Récapitulatif du dispositif d'enquêtes

Enquête

Période

Sites

Thèmes abordés

1

Juillet 2007

Alasora, Andraisoro,

Ambohimangakely, Tanjombato, Ambohitrimanjaka, Ambatobe, Ambanidia, Ambohimanga rova,
Ilafy

-appréhension et construction de la fertilité -ressource disponible en AO dans l'AUP -AO utilisée

-gestion des AO

-collecte des échantillons pour l'analyse au laboratoire

2

Juillet 2008

Alasora

-succession de culture,

-système d'approvisionnement en matières fertilisantes

 
 
 

-les règles d'attribution des matières aux cultures.

3

Juillet 2009

Alasora

conduite de la fertilisation

1.3 Résultats et discussions

1.3.1. Fertilité du sol vue par les paysans: caractéristiques, critères d'évaluation et construction

Les paysans s'expriment différemment sur la notion de fertilité du sol. 26% se réfèrent à un caractère productif, un sol fertile étant un sol qui est « capable de produire », 26% se réfèrent à un effort de maintenance de la parcelle en bon état, un sol fertile dépend alors de l'entretien qui lui est dispensé, un sol fertile est un sol cultivé. Cet entretien passe par différents travaux, le travail du sol dont essentiellement le labour. Aussi, pour un grand nombre d'entre eux, c'est la fertilisation du sol qui importe (20%). Un sol fertile est alors un sol qui reçoit de nombreux apports de matières organiques. Ainsi, le sol s'améliore petit à petit, « plus on le cultive, plus on lui apporte à manger, plus il mûrit ». D'autres agriculteurs évoquent la fertilité d'un sol en

10 Fokontany : quartier

fonction de sa structure11 ou de sa couleur. Un sol fertile est facile à travailler, le sol se disperse, s'émiette, il est souple, la terre est molle, on ne trouve pas de grosses mottes mais de petits agrégats faciles à casser. Ceci est mis en opposition au sol collant, qui forme un seul bloc. Les sols de couleur sombre dans les nuances de noir, marron, gris cendre ou encore bleu sont considérés fertiles alors que ceux de couleur claire dans les teintes rouge orangé sont considérés moins fertiles ou non fertiles. Toutefois, cette notion de couleur est aussi à relier au type de sol considéré, une terre de « tanety », de bas-fonds ou de rizière n'a pas la même couleur à l'origine et ne « prend pas la couleur de la matière organique apportée » de la même façon. Bien qu'anecdotique, il est intéressant de noter que la vie biologique du sol est aussi prise en considération, quelques paysans précisent spontanément qu'un sol fertile est fourni en vers de terre. Enfin, certains parlent de « fertilité naturelle », c'est souvent le cas pour des parcelles jouissant d'une situation particulière comme l'apport de matières suite aux inondations. Mais, reconnaissant cette prédisposition du sol, ils sont conscients de la nécessité de l'entretenir en « lui apportant ce que la plante a puisé ».

Par rapport à la perception paysanne de la fertilité de sol, on se pose la question comment ils gèrent ou construisent la fertilité de leur parcelle. Cela repose sur trois actions principales : le labour, l'apport de matière organique et dans une moindre mesure des fertilisants chimiques, et la rotation culturale.

Labourer les terres est une opération importante dans l'agriculture malgache. 100% des paysans labourent leur parcelle et 25% font un labour profond (30 à 50 cm).

L'apport de matière organique, lui, est incontournable (100%). Si l'attribution de la fertilisation vise en premier lieu l'augmentation de la production, elle a aussi pour but d'améliorer les qualités du sol (structure, état mûr, nourriture). Des agriculteurs affirment que l'amélioration de ses qualités est un pré requis à l'obtention d'une bonne récolte. D'autres voient, les fertilisants organiques comme la nourriture du sol et les fertilisants chimiques la nourriture des plantes. D'ailleurs, les utilisateurs d'engrais chimiques ajoutent souvent que les engrais chimiques ont pour effet d'accélérer la vitesse de croissance, d'augmenter la production en quantité, en qualité aussi, et qu'ils sont un bon complément à la fumure organique. Ceux qui ne les utilisent pas invoquent bien sûr la question du coût mais aussi un effet durcissant sur les sols.

Enfin, les agriculteurs disent pratiquer la rotation culturale pour ne pas épuiser les sols en alternant des plantes qui puisent des éléments différents. Ce point nécessiterait un approfondissement pour connaître les types de rotations, les modes d'action et les règles de décision les régissant. Par exemple, la rotation riz/culture de contre-saison est un modèle répandu dans les bas-fonds, il sera développé plus loin. La gestion de la fertilité passe aussi

11 Ce que nous interprétons comme éléments se rapportant à la structure d'un sol

par des pratiques moins répandues comme la jachère, qui tend à disparaître, et l'association culturale (maïs/haricot, etc.)

Ambohimanarina

Alasora

Andraisoro

Labour

Apport de MO

Succession culturale

Photo 2.1. Construction de la fertilité de parcelle par les paysans de l'AUP

Quand il s'agit d'extension de parcelle sur des terres de « tanety », les paysans attachent une attention particulière à la construction de sa fertilité. Elle passe généralement par l'enfouissement des bozaka12 au moment du labour et des apports conséquents en matière organique les premières années. Certains préfèrent laisser un temps de dégradation et de repos après ces opérations, pour les réitérer l'année d'après avant la mise en place de la culture. Cela demande de grandes quantités de fertilisants et une force de travail conséquente. Des agriculteurs font donc le choix de la culture du manioc avec apport localisé pour décompacter les sols et garantir les bénéfices des apports à la culture. Bon nombre d'agriculteurs mentionnent l'importance d'un certain nombre de facteurs pour la construction de fertilité sur les « tanety » (Figure 2.1). Selon les réponses données par les personnes enquêtées, l'apport de fertilisants est donc un pilier dans la gestion de la fertilité, même si l'agriculteur peut aussi jouer sur d'autres facteurs comme la gestion de la végétation naturelle durant la phase d'abandon, ou le type de culture au cours des premières années.

12 Végétation spontanée de Madagascar

Figure 2.1. Facteurs nécessaires à la construction de fertilité sur les « tanety ».

1.3.2. Pratiques paysannes d'usage des matières organiques

L'enquête a été réalisée dans le village d'Ambohidrazaka, commune ALASORA. Compte tenu de la longueur des enquêtes, outre leur volontariat pour y participer, 10 agriculteurs ont été choisis sur la base d'une diversité de type d'activité et de système de culture.

Tableau 2.2. : Récapitulatif des caractéristiques constitutives des 10 exploitations

Ex

Sface

Sface

Bv

Cu

Salar

Salar

Achat

Achat

Autres

Objectifs

pl

Maraic

riz

 

Viv

temp

perm

fumier

autres M0

activités

 

1

3 ares

4 ares

2

-

-

+

-

-

maçon

Scolarisation enfants

2

14 ares

10 ares

7

+

+

-

-

+FB

brique

Achat vache laitière

3

8 ares

25 ares

0

-

+

-

+

+ FB,CT, TER

brique

Achat porc

4

68ares

34 ares

0

-

+

+

+

+ FB,CT, TER

Com

Psd brique

Construction maison

5

24 ares

10 ares

0

-

+

-

+

+ FB,CT, TER

brique

Augmenter l'investissement

6

5 ares

8 ares

0

+

+

-

+

+FB

 

Construction maison

7

14 ares

30 ares

1

+

+

-

+

+CT,TER

 

Scolarisation enfants

8 10 ares 15 ares + + - + -

9 15 ares 58 ares 4 + + - - - Diversification cultures

10 30 ares 35 ares 4 - + - - - Etendre surface

Expl= exploitant ; Sface riz= surface rizicole ;Sface= surface maraicher ; bv=nombre de bovin ; Cult viv= pratique la culture vivrière ; Salar temp= salarié temporaire ; Salar perm= salarié permanent ; +=présence, - =absence, CT=cendre de tabac, TER=terreau, Com=commerçant, Psd= Président du fokontany

Notre échantillonnage représente la distribution de système d'activité étudiée par ADURAA
(2007) dans la commune d'Alasora (voir annexe 3), nous avons utilisé les trois groupes (A, B,

C) de systèmes d'activités des ménages agricoles établis par Aubry (2007). Rappelons que :

- le groupe A rassemble des ménages qui se consacrent seulement aux activités agricoles et para-agricoles13 ;

- dans le groupe B, le chef d'exploitation travaille à temps plein sur ces activités agricoles et para-agricoles et au moins un résident exerce une activité extérieure14 ;

- dans le groupe C, le chef d'exploitation exerce une activité extérieure au moins à mi-temps.

Tableau 2.3. Récapitulatif des types d'activités dans le Fokontany Ambohidrazaka, commune ALASORA (sur 10 exploitations)

Typologie Nombre Taux

A

7

70%

B

2

20%

C

1

10%

Le tableau 2.3 présente la proportion des types d'activité des paysans dans le Fokontany Ambohidrazaka, commune d'Alasora sur la base de notre échantillon. La prédominance du groupe A est observée. 70% des ménages enquêtés se consacrent seulement à l'activité agricole et para agricole. Cette activité est fortement liée à l'accès à l'eau et aux fortes dynamiques de maraichage dans le Fokontany. La commune d'Alasora assure l'approvisionnement de la ville en légumes frais. Seulement 20% des ménages sont du groupe

B. Les femmes de ce groupe sont tous des commerçantes. 10% des ménages sont du groupe

C. Le chef de la famille est maçon, c'est la femme qui assure et gère le travail du chef d'exploitation.

13 Activité para-agricole est une activité qui utilise le territoire, les moyens de production de l'exploitation

ou les productions elles-mêmes pour en tirer un revenu supplémentaire (fabrication de briques, attelage de boeufs, salariat agricole, vente directe...).

14 Une activité extérieure est une activité rémunérée hors de l'exploitation et de l'agriculture (salariat à l'extérieur, commerce ou gargote, etc.).

1.3.2.1. Diversité de système de production (succession culturale, association)

Notion de système de culture

Un système de culture est défini comme, « l'ensemble des modalités techniques mises en oeuvre dans des parcelles traitées de manière homogène à savoir: (i) le choix des cultures (nature des cultures) et leur ordre de succession ; (ii) le choix des itinéraires techniques appliqués à ces différentes cultures » (Sebillotte, 1990 a).

Les systèmes de culture maraîchers se basent sur des critères liés à la longueur du cycle, aux besoins en intrants et en travail (N'Dienor, 2006). Dans notre zone d'étude, mis à part la riziculture sur les bas fonds, on retrouve chez tous deux catégories de cultures : culture à cycle long, et culture à cycle court. Le poireau, la tomate, les choux, choux-fleurs et carotte, sont considérées comme des cultures à cycle long (CCL). Les distinctions de longueur de cycle sont corrélées aux besoins en travail et en intrants (fertilisants, pesticides et eau), au revenu (en quantité et en rythme) : les cultures à cycle long sont considérées par tous comme celles qui rapportent plus de marge brute à l'exploitation. Les brèdes morelles (anamamy), les anatsonga/fotsitao, betterave, coriandre, ciboulette, concombre, courgette, melon, salade, tissam, choux de chine et haricot vert sont considérées comme cultures à cycle court (CCC). Les cultures à cycles courts sont cultivées entre les cultures à cycles longs et profitent des intrants qu'on apporte aux CCL. Ces cultures sont moins exigeantes et rapportent moins, mais plus fréquemment pour la trésorerie et les intrants pour les CCL.

Le système de culture est constitué de deux composantes essentielles : les successions de culture et l'itinéraire technique. Les relations entre cultures au sein de la succession peuvent s'étudier à travers les notions d'effet précédent et de sensibilité du suivant (Recous et al., 1990) : les agriculteurs quant à eux élaborent des couples précédent/suivant qu'ils acceptent, recherchent ou au contraire excluent (N'Dienor, 2006).

 

Septembre

Octobre

Novembre

Decembre

Janvier

Fevrier

Mars

Avril

Mai

Jui

Juffiet

Aout

-Poireau

-Haricot vert

 
 

-Tomate
-Carotte

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

-Choux

-Choux fleur

-Petit pois

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Figure 2.2. Répartition des principales cultures dans l'année

Une règle commune est observée à propos de la répartition de culture au cours de l'année. Le poireau et le haricot vert sont cultivés toute l'année, ces deux plantes supportent les pluies et résistent à la sècheresse. Les prix restent stables au marché. La tomate et la carotte sont cultivées en pleine saison des pluies et les choux, choux fleur, petit pois dominent en saison sèche. Un exploitant du groupe B (exploitant 4) pratique une autre règle, c'est-à-dire il cultive la tomate pendant la saison sèche grâce à la localisation de ses parcelles qui reçoivent toujours de l'eau toute l'année et les choux pendant la saison des pluies. Cette pratique lui permet de tripler le prix de vente. Certains agriculteurs profitent également des « tanety » pour des cultures vivrières : manioc, patate douce, taro. Ces cultures sont destinées à l'autosubsistance pendant la saison de pluie.

La figure 2.3 montre le choix de succession de culture sur les parcelles des agriculteurs

Exploitation

Successions culturales

A

B

C

Type

2

5

6

7

8

9

10

3

4

1

M

P Ca

A

P HV

CF :CH- PP

CF :CH-Co

M

CF :CH,P

CF :CH

CF :CH

CF :CH

CF :CH

T

J

J

Brède-salade- ciboulette-betterave-céleri

A

Asperge

Brède- coriandre- betterave

Brède-salade- ciboulette-betterave

Brède- coriandre-

CA-T

CA

S

HV

P

P-T

HV

P

Brède-

CHO

CA

Ca-T

O

Brède- coriandre- betterave

Brède-betterave- salade-céléri- coriandre

P

N

Brède- coriandre- betterave

Brède- ciboulette-betterave

Brède- coriandre-

P

D

HV

P-HV

CHO

Brède-

P

CA

P

P-C

J

CF :CH

CF :

F

CF= chou fleur ;CH=chou ; Ca=carotte ;P=poireau, HV=haricot vert ; T=tomate ; Co=courgette, PP= Petit pois

cultures à cycle long en association sur une parcelle

Cultures à cycle court, intercalaire dans les cultures à cycle long

Figure 2.3 : Succession des cultures dans les 10 exploitations agricoles (campagne culturale 2008)

Les agriculteurs ne font pas succéder les cultures à cycle long par hasard mais tiennent compte des exigences des cultures (eau, lumière), de leurs besoins nutritifs, de la localisation de la fertilité dans les parcelles, des raisons phytosanitaires et des prix au marché. La même culture ou la même espèce ne doit pas se succéder à elle-même. Les plantes qui pompent les mêmes éléments (par exemple qui ont un système racinaire qui explorent les mêmes couches) ne doivent pas se succéder non plus.

On remarque la présence de choux, choux fleurs, poireaux dans toutes les exploitations à cause des débouchés et des bénéfices. Les petits pois et les tomates, plantes plus exigeantes en terme de fertilisation et plus sensibles aux maladies et carences sont moins cultivées même s'il y a une forte demande au marché.

Plus le ménage est du type A, plus il a des cultures à cycles longs et cultures à cycles courts différentes au cours de l'année. Les agriculteurs de ce groupe pratiquent au moins 4 CCL différentes. Ces agriculteurs consacrent plus de temps et de budget à l'activité d'agriculture. Dans le groupe B, on observe au maximum 4 cultures différentes et les producteurs du groupe

C ne font que 2 CCL différentes faute de temps et de trésorerie. Pour le groupe C, l'agriculture assure surtout l'autosubsistance alimentaire.

Dans les ménages du groupe A, on observe une diversité de cultures à cycle court par rapport aux ménages du groupe B et du groupe C, malgré l'importance de culture à cycle court dans la trésorerie. Les CCC permettent aux agriculteurs d'acheter des intrants pour les CCL.

Les agriculteurs ne plantent pas des CCC en association avec les choux, choux fleurs, et carottes. Les choux et choux fleurs occupent de la place sur les parcelles, les haricots verts et les carottes ne reçoivent que peu de fertilisants.

Tableau 2.4. Surfaces moyennes cultivées en riz et en production maraîchère en fonction des groupes d'activités enquêtés

Type

 

Riziculture

 

Culture maraichère

 

Taux

Surface riz

Taux

Surface maraichage

A

71%

>15 ares

85,71%

>15 ares

 

29%

<10 ares

14,28%

>10 ares

B

100%

>15 ares

100%

8 ares

C

100%

2 ares

100%

2 ares

Le tableau 2.4 caractérise les surfaces des rizières des bas fonds et les surfaces occupées par
des cultures maraîchères (bas fonds ou 15baiboho ou « tanety ») en fonction du type d'activité

15 Baiboho= Sol cultivé après dépôt alluvionnaire des rivières, sol fertile où les agriculteurs pratiquent des cultures exigeantes telle que le maraichage.

des ménages. Plus les agriculteurs sont de type A, plus les surfaces cultivées sont grandes (>15 ares), ceci est valable aussi bien pour la rizière que pour les maraîchages. Seulement 29% des paysans du type A ne possèdent que moins de 10 ares de rizière et 14% ne possèdent que 9 ares ou moins de Baiboho pour le maraichage, 9% de ces ménages ont des problèmes de trésorerie, et ne peuvent pas étendre leur parcelle, 5% ont des problèmes de partage de parcelle. Les parcelles sont des héritages, plus le nombre d'héritiers est élevé, plus la taille de parcelle diminue. Les agriculteurs de type B ne s'occupent que de moins de 15 ares de rizières et moins de 8 ares de maraîchage. Soient ils n'ont pas assez de parcelles, soient ils n'ont pas le temps. Les paysans du type C ne s'occupent que 2 ares. Soit ils n'ont pas le temps à cause du travail à l'extérieur soit leur parcelle est de petite taille et ils sont obligés de trouver du travail à l'extérieur.

Sol alluvionnaire des baiboho pour les maraichers

Rizières

Rizières des bas

Ferralsols des

tanety servant des cultures vivrières

Maraichage sur des sols bruns en bordures

des rizières

Routes

Photo 2.2 : vue panoramique de la zone d'Alasora (google earth)

La photo 2.2 montre la localisation des parcelles des baiboho occupées par les cultures maraîchères et la riziculture des bas fonds (vue panoramique à partir des images satellites). L'essentiel de la production maraichère de la commune d'Alasora se fait sur le sol alluvionnaire des baiboho, et sur des sols bruns gris situés en bordure du bas fond rizicole. Les sols argileux des bas fonds sont occupés par du riz « vaky ambiaty » en saison des pluies ou du « vary aloha » repiqué en saison sèche, selon l'accès à l'eau d'irrigation. La fabrication

de briques occupe aussi certaines parcelles de bas-fonds en saison sèche. Les paysans d'Alasora ne pratiquent pas des cultures contre saison, faute de temps. Les briques et le maraichage leur rapportent plus surtout depuis que l'endommagement du barrage en amont d'Alasora a limité fortement les zones cultivables en vary aloha. Depuis des années, les ferralsols de « tanety », argilo-limoneux, de couleur rouge, situés généralement au dessus dans la toposéquence des sols de baiboho, et occupés traditionnellement par les cultures vivrières (manioc, patate douce) en rotation avec les haricots verts (pendant la saison pluvieuse), qui sont souvent sous fertilisées ou laissés en friche.

1.3.2.2. Règles d'attribution des matières aux cultures

Tableau 2.5.: Fonctions attribuées des différentes matières organiques

Cultures/parcelles Matières formes % Rôles Mode Période

fertilisantes paysans d'apport d'apport

poudrette 100% nutrition épandu en

surface

solide 70% amendement Epandu en

surface, retourné avec la terre

Pépinière (riz, Fumier (bovin, légumes) porcin)

Rizière Fumier de

bovin, Fumier de porcin,

Ap Lab
Ap Lab

Parcelle légume (choux-choux

fleur, carotte, poireau, petit pois, tomate

Fumier de

bovin

solide 100% Amendement

hydraulique

Localisé dans un trou

Localisé dans un trou

Ap Lab

Ap Lab

Fumier porcin solide

poudrette cendre

Amendement

Nutrition

Fumier solide Amendement Localisé Av lab

volaille poudrette Nutrition En surface Ap Lab

Déchet vert cendre Nutrition En surface Ap Sarc

Terreau poudrette Amendement localisé Ap Lab

Hydraulique Ap sarc
nutrition

Parcelle

légume (choux-choux fleur, carotte, poireau, petit pois, tomate

Cendre de

Tabac

cendre Amendement

Nutrition

Localisé En surface

Ap Lab Ap sar

Ap Lab= après labour ; Av Lab= avant labour ; Ap Sar= après sarclage

Selon le tableau 2.5, les apports organiques jouent 3 rôles en fonction de leurs formes, les poudrettes de fumiers et les cendres (provenant des déchets verts brulés ou des déchets d'ordures ménagères brulés ou cendre de cuisine), assurent la fourniture des éléments nutritifs pour les plantes. Sous cette forme, les apports organiques servent à substituer ou à compléter les engrais chimiques. Les fumiers solides (c'est-à-dire ni brûlés ni broyés) jouent un rôle d'amendement du sol et assurent la fourniture de l'eau du sol pendant la saison sèche.

L'attribution des terreaux d'Andralanitra et des cendres de tabac est fonction de la situation des paysans. Pour les paysans qui possèdent des bêtes et ont assez de fumiers, les terreaux et les cendres de tabac servent à augmenter leur production, dans ce cas là, ces deux matières organiques jouent les rôles nutritions c'est-à-dire substituent ou complètent les engrais chimiques. Pour les paysans qui ne possèdent pas de bêtes et les fumiers ne sont pas suffisants ou ne sont pas disponibles aux villages, les terreaux et les cendres de tabacs servent à substituer les fumiers.

Les modalités d'apport des apports organiques sont fonctions des formes de matières, des rôles attribués et des cultures.

Pour les apports organiques solides, le mode d'apport se fait:

- soient localisés dans un trou (cas des choux, choux fleurs), dans des canaux (cas des haricots verts) : ce mode d'apport localisé permet de donner directement à la plante les éléments nutritifs dont elle a besoin. Cela peut faire diminuer les quantités d'apports.

- soient épandus en surface puis retournés avec de la terre (cas des poireaux), cette méthode permet aux CCC de profiter des matières fertilisantes.

L'apport des matières organiques solides a toujours lieu après labour. Ces matières peuvent nourrir les plantes au cours du cycle cultural.

Pour les poudrettes et les cendres (cendre de fumier ou cendre de déchet vert), les matières sont épandues en surface. L'apport se fait après sarclages. Ces matières accélèrent la croissance des plantes mais à court terme.

Tableau 2.6 Règle d'attribution aux cultures en cas d'insuffisance de fertilisants organiques et minéraux

Typologie d'activité A O insuffisante A O en excédent

A -Achat ou échange

-changement de fertilisants

B -Achat

-privilégie certaines

cultures

-changement de fertilisants

C -privilégie certaines

cultures

-changement de fertilisants

-Vente ou échange jamais

Vente ou don

Les règles d'attribution des fertilisants sont fonction de la disponibilité des produits, du type d'activité des paysans, et l'importance des cultures dans la trésorerie.

Les paysans qui n'ont pas suffisamment de fumiers pour leurs parcelles les achètent chez les voisins ou au village voisin. Certains paysans du groupe A se déplacent jusqu'à 10 km pour en chercher en cas de pénuries dans le fokontany d'Ambohidrazaka. Certains agriculteurs qui possèdent beaucoup de fumiers préfèrent l'échange contre les résidus de récolte.

Les ménages du groupe B et C privilégient les choux fleurs et poireaux, cultures qui rapportent plus pour l'attribution de fumiers ou changent de fertilisants (par des terreaux ou des cendres de tabac).

Si les engrais chimiques ne sont pas disponibles ou coûtent trop cher, 42,85% des ménages du groupe A continuent et achètent ailleurs même à prix élevé, 14% continuent en diminuant la dose et en complétant par des cendres de cuisine, des cendres de déchets verts, des poudrettes de fumiers de volaille et des poudrettes de fumiers de porc, 28,5% substituent par des cendres de déchets verts ou des cendres d'effluent d'élevage, ou des poudrettes de fumiers (volaille, bovin), des cendres de tabac et des terreaux, 14% prévoient et apportent beaucoup de fumiers de bovin dès le début de culture et diminuent la dose du NPK en cas de problème.

Pour les ménages du groupe B, 50% des paysans achètent une grande quantité de NPK et d'urée ailleurs, les stockent et les vendent à double prix au village, 50% se contentent à ramasser les déchets verts.

Pour le ménage du groupe C, l'agriculteur substitue les engrais minéraux par des cendres de déchets verts et des poudrettes de fumiers de bovin et de fumiers de volaille.

Tous les paysans utilisent les engrais minéraux sur les légumes et n'en mettent pas sur le riz. On constate bien qu'il y a des substitutions voisines aux engrais minéraux : d'abord les matières à faible granulométrie pour remplacer les engrais chimiques (Ndienor, 2005) et secondairement recours à plus de fertilisants organiques « de fond ».

1.3.2.3. Conduite de la fertilisation par les agriculteurs en fonction de système de production

Nous avons retenu 5 exploitations pour analyser plus précisément la conduite de fertilisation chez les agriculteurs. Les 5 ménages pratiquent une règle commune sur l'apport des matières fertilisantes organiques et minérales. Ils apportent des engrais chimiques et organiques sur les cultures à cycle long. Les cultures à cycle court sont semées entre les lignes des cultures à cycle long et profitent des intrants apportés sur ces types de culture. Il n'y a pas d'apport particulier sur les CCC. Ces dernières sont récoltées 1 à 2 mois après semis. Etant donné que le riz est une culture de subsistance, les paysans minimisent les dépenses sur le riz et privilégient le maraichage pour l'apport d'intrants.

1.3.2.3.1. Conduite de fertilisation sur le riz

Le riz est une culture de subsistance à Alasora. Dans notre zone d'étude, on rencontre deux saisons :

-le riz de la première saison ou « vary aloha », semé en saison sèche (août) et récolté au mois de janvier, pratiqué par les paysans qui ne pratiquent pas l'activité de briqueterie et qui ont accès à l'eau d'irrigation

-le riz de deuxième saison ou « vary vakiambiaty » le plus pratiqué dans la zone semé aux premières pluies (novembre) et récolté en mois d'avril.

D'après l'enquête, le rendement moyen en riz de première saison « vary aloha » est d'environ 2 t.ha-1 et celui du vary vakiambiaty est de 1,5 t.ha-1. La différence est due aux techniques culturales. Le repiquage du vary aloha se fait en ligne et les vary vakiambiaty sont repiqués en foule.

Opérations culturales

Plus particulièrement pour le « vary aloha », en saison sèche, le choix de l'emplacement des pépinières est basé sur la facilité d'accès à l'eau, préférentiellement sur les têtes des vallées où l'approvisionnement en eau est assuré par une source.

Pour les deux types de cultures de riz, le travail de préparation du sol est dans la plupart des cas effectué manuellement, certains exploitants le font avec la charrue et la herse attelée. Le labour doit être peu profond pour que l'arrachage des jeunes plants soit réalisé en toute facilité. Un bon lit de semence s'obtient par l'accomplissement des travaux de hersage, piétinement par les boeufs, d'affinage, d'enlèvement des herbes et de planage.

Les agriculteurs emploient les semences locales telles que le vary gasy, le vary botry, le rojo mena. Une partie de meilleure qualité de la récolte précédente doit être prélevée pour servir de semences à la prochaine campagne culturale. La quantité de semence est fonction des modes de repiquage. Le repiquage en foule demande plus de jeunes plants que le repiquage en ligne (10 à 20 kg de semences par are de pépinière contre 8 à 9 kg de semences par are de pépinière avec celle en ligne). En générale, le mode de semis se fait à la volée et dans l'eau. Les paysans d'Alasora ne pratiquent pas la pré-germination.

Conduite de fertilisation sur le riz

A part la gestion de trésorerie et l'indisponibilité des fumiers sur place, les sols argileux des bas fonds et des plaines sont considérés fertiles, l'apport des matières fertilisantes y est donc moindre que dans d'autres régions comme Lac Alaotra. Certains paysans n'apportent rien, d'autres utilisent le fumier de ferme si ce dernier est disponible, certains utilisent les cendres et les fientes. La nature de matières fertilisantes et la quantité apportée dépendent de plusieurs variables, le type des sols, la disponibilité des matières, la trésorerie.

L'apport des fertilisant est obligatoire et pratiqué par tous sur les pépinières.

Tableau 2.7 Dose apportée en pépinière

Emplacements

Types de sols

Fertilisation

Dose

Période d'apport

Plaine ou bas

fonds

Sol noir

argileux (tany

dilatra)

Poudrette de

fumier

Cendre de DV et de cuisine

-10 soubiques / pép de 7 daba

(100kg/105 kg

de pép

20 charrettes/ha

Après planage

Avant labour

NPK/Urée

0,5kg/ 2 ares

Après labour et

2 à 3 semaines après semis

Sol sableux

Fumier solide

Urée/NPK

10 soubiques /

pép de 7 daba

0,25 kg/are

Après planage

3 semaines

après semis

Pép= pépinière, semence 1 daba= 15kg de semence, fumier 1 soubique= entre 10 à 15 kg de semence en fonction de l'humidité du fumier.

Pour désigner la superficie de leur pépinière, les paysans adoptent les termes « pépinière de 1 zinga16 ou 1 daba17 » qui se réfèrent à la quantité de semences utilisées.

De même, lorsque les fertilisants souhaités ne sont pas disponibles, les agriculteurs évitent sans conviction des apports.

16 1 zinga= 3kg

17 1 daba= 15 kg

Riz

P R S1 S2

Poudrette fumier

Urée NPK NPK

Bozaka brulé ou enfoui

Urée NPK NPK

P R S1 S2

P R S1 S2

Poudrette

fumier rien Cendre

DV ou

rien

Cendre DV ou rien

a Fertilisants complets b Fertilisants organiques insuffisantes c Fertilisants minéraux insuffisantes

Fertilisants utilisés

Substituants

P=Pépinière ; R= repiquage ; S1= premier sarclage ; S2= deuxième sarclage, S3= troisième sarclage Figure 2.4 : Type de fertilisation des rizières à Alasora

1.3.2.3.3. Conduite de fertilisation sur cultures maraichères à cycle long

1' Culture CCL pratiquées pendant la saison sèche : Choux fleurs- choux- petits pois- poireaux- haricots verts

Préparation de pépinière

La préparation de pépinière est la même pour toutes les cultures maraîchères. Il faut bien choisir les champs de pépinière, de préférence des sols de bonne circulation d'air et d'eau. Après labour, les paysans mélangent le sol, les poudrettes de fumiers (fumiers de bovin et /ou fumiers de porcin et/ou fumiers de volaille) et l'engrais chimique (NPK) tel que 60% de mélange constituent la terre et 40% de poudrettes de fumiers (1 charrette par are). La pépinière doit être préparée 2 semaines avant le semis, pour que le lit de semence soit bien mélangé.

Si les poudrettes de fumiers ne sont pas disponibles, 28,5% des paysans du groupe A achètent au village voisin, ou même plus loin. Le reste des paysans remplacent par des cendres de déchets verts et cendre de cuisine. Ceux qui ont des moyens ont recours aux terreaux d'Andralanitra ou aux cendres de tabac.

Choux fleur- Choux

Tableau 2.8 : conduite de fertilisation pendant la saison sèche

Matières
fertilisantes

Périodes
d'apport

Temps

Quantités
d'apport

Modes
d'apport

Problèmes

Solutions adoptées par les paysans

Fumier
(FB-FV-FP)

Repiquage

Avril

2 poignets/trou =3charrettes pour 4 ares

Localisé dans un trou

Fumier
insuffisant

Groupe A :

-aller plus loin pour en acheter

-compléter par les terreaux ou les cendres de tabac Groupe B et C :

-privilégier les choux, choux fleur

-changer de fertilisants : cendres de tabac, terreaux

d'Andralanitra ou déchets verts

Urée

Repiquage

Avril

1 pincée par trou= 250g/m2

Localisé dans un trou

Urée
insuffisant

Groupe A, B, C

Remplacer par cendre de déchets verts+ Fumiers de volaille

NPK-Urée

Après 1er
sarclage

Mi avril

Urée 3 kg/are

Epandage en surface

Urée
insuffisant

Groupe A :

-acheter ailleurs

-diminuer la dose et compléter par des cendres de cuisine ou des déchets verts ou des poudrettes de fumier (FV)

-changer par des poudrettes de fumiers (fumier de volaille surtout) ou par des terreaux ou des cendres de tabac mélangés avec des déchets verts

-prévoyer beaucoup de fumiers dès le début de culture Groupe B

Urée

Après 2ème
sarclage

Mi Mai

Urée 4 kg/are

Epandage en surface

Urée
insuffisant

Urée

Après 3ème
sarclage

Fin Mai

Urée 5 kg par are

Epandage en surface

Urée
insuffisant

-acheter une grande quantité de NPK

-remplacer par des cendres de déchets verts, fumiers (ajouter des fumiers de volaille si disponibles)

Groupe C

-remplacer par des cendres de déchets verts ou par des poudrettes de fumiers

Haricot vert : on peut cultiver toute l'année

Matières
fertilisantes

Périodes
d'apport

Temps

Quantités
d'apport

Modes
d'apport

Problèmes

Solutions adoptées par les paysans

Terreaux ou cendres de tabac ou cendres de déchets verts)

Fumiers solides

Après
semis

Octobre- février (pluie)

Mars-Aout (sèche)

1 pincée/trou

1 pincée/trou

Couvrir le
petit trou

Insuffisance
de matières

Groupe A :

- commander plus tôt auprès des fournisseurs - diminuer la dose d'apport

Groupe B-C

- privilégie les choux, choux fleurs et poireaux et ne mettre aucun fertilisant sur les haricots verts

- changer par déchets verts enfouis au moment du labour

Urée

1er

sarclage

3ème semaine après levée

3 kg/ are

Epandage en surface

Indisponibilité d'engrais

Groupe A

- diminuer la dose et compléter par des fumiers de volaille, cendres de cuisine ou des déchets verts ou des poudrettes de fumiers

Groupe B-C

Urée

2ème

sarclage

5ème semaine après levée

3 kg/are

Epandage en surface

- remplacer par des cendres de déchets verts ou par des fumiers brulés (fumiers de volaille) ou cendres de tabac

- privilégier les choux, choux fleurs et poireaux

Tomate : culture pratiquée pendant la saison humide

Tableau 2.9 : conduite de fertilisation pendant la saison humide

Matières
fertilisantes

Périodes
d'apport

Temps

Quantités
d'apport

Modes
d'apport

Problèmes

Solutions adoptées par les paysans

Terreaux
d'Andralanitra

Après
labour
profond,
avant
billonnage

Avril

1 camion pour 4 ares

Epandage

en surface

puis

enfouissement dans les 1er

cm de sol

Matières
insuffisantes

Groupe A :

Remplacer par les déchets de cuisine mélangée avec fumiers de porc et fientes de volaille

-compléter par les cendres de tabac Groupe B :

-changer de fertilisants : cendres de tabac, déchets verts

Déchets vert

paillage

Avril

250 g/m2

Localisé sur la base

Matières
insuffisantes

Compléter par des cendres de cuisine

NPK

Après 1er
sarclage

Mi avril

2 kg/are

Epandage en surface

Urée
insuffisant

Groupe A :

-acheter ailleurs

-diminuer la dose et compléter par des cendres de cuisine ou des déchets verts ou des poudrettes de fumiers

-changer par des poudrettes de fumiers ou par des terreaux ou des cendres de tabac mélangé avec des déchets verts

Groupe B

Urée

Après 2ème
sarclage

Mi Mai

Urée 4 kg/are

Epandage en surface

Urée
insuffisant

Urée

Après 3ème
sarclage

Fin Mai

Urée 5 kg par are

Epandage en surface

Urée
insuffisant

-acheter une grande quantité de NPK -remplacer par des cendres de déchets verts

Pendant la saison de pluie, comme les fumiers bovins retiennent l'eau, les paysans utilisent les terreaux d'Andralanitra ou les cendres pour amender ou fertiliser leurs sols.

Les tomates poussent bien avec les terreaux d'Andralanitra. Si les paysans n'ont pas les moyens d'en commander auprès de SAMVA, certains empruntent de l'argent auprès des autres agriculteurs.

1.3.2.4. Fertilisants organiques utilisés par les agriculteurs de l'agglomération

1.3.2.4.1. Inventaire des matières organiques utilisées ou disponibles

Les agriculteurs utilisent d'abord un fertilisant organique plutôt qu'un autre selon la disponibilité sur leur propre exploitation, dans une logique de minimisation du poste de dépenses en intrants (34,9%). Pour les agriculteurs qui devraient s'approvisionner à l'extérieur, le choix de fertilisant est alors soumis à la disponibilité en fertilisant des exploitations aux alentours et au type d'élevage pratiqué, ainsi qu'à leur prix de vente respectif. Ainsi, le fumier de bovin est généralement le fumier le plus disponible et le moins onéreux (35 à 50 000 Fmg/charette18 selon la saison et le lieu), ce qui explique en partie son utilisation très répandue. Toutefois, 17% des agriculteurs enquêtés choisissent le fertilisant en fonction de la qualité et l'efficacité recherchée.

Quelques agriculteurs (7%) choisissent également le fertilisant en fonction de la filière produite au sein de leur exploitation. Par exemple, l'utilisation du fumier de porc a nettement diminué pour des causes sanitaires. Des problèmes de cysticercose liés à la consommation de produits maraîchers fertilisés avec de la déjection de porcs se sont déclarés par les consommateurs. Son utilisation a longtemps été déconseillée et les consommateurs s'en méfient. Cependant, d'après les services vétérinaires, ce n'est pas le fumier de porc qui transmet cela mais les déchets humains de personnes ayant consommés de la viande de porc malade.

1.3.2.4.2. Critères de sélection des matières organiques utilisées par les agriculteurs

La matière organique est communément appréciée selon son état de maturité. Les critères utilisés par les agriculteurs pour en juger relèvent de différents ordres mais se rejoignent. La description de la forme que prend la matière est la plus utilisée. Une matière est alors mûre quand elle s'émiette et se disperse comme un sol, elle est homogène et bien décomposée car on ne distingue plus les différents constituants. D'autres se réfèrent à la couleur, là aussi les critères sont proches de ceux utilisés pour un sol fertile, une matière qui a atteint un bon degré

18 Le Franc malgache est l'ancienne monnaie malgache encore couramment utilisée, 1€ = 3000 Ar = 14345 FMG à la date du 15/10/2009

de maturité est sombre de couleur noire, marron, grise ou bleue. Les paysans se basent aussi sur les fumées, les moisissures et les odeurs qui se dégagent de la matière en décomposition. Mais c'est souvent selon la combinaison de tous ces critères que se base un agriculteur pour juger de la maturité d'une matière organique. Néanmoins, tous les agriculteurs ne recherchent pas le même degré de maturité. Certains ont souligné leur préférence pour une matière « pas complètement décomposée » pour les cultures à cycle long car elle « donne à manger petit à petit ». En revanche, ils préfèrent une matière bien décomposée pour les cultures à cycle court nécessitant une libération rapide des éléments.

Finalement, l'attente sur la qualité des fertilisants organiques est assez variée. 36% des agriculteurs ont une idée précise et sont adeptes d'un type de déjections animales.

1.3.2.4.3. Système d'approvisionnement en matières fertilisantes v' Les engrais chimiques sont achetés :

-soit sur place dans la boutique d'intrant du président du Fokontany, le prix est un peu plus cher qu'en ville, la qualité n'est pas garantie mais les paysans qui n'ont pas de temps pour aller en ville et les paysans qui veulent acheter à crédit y recourent, les clients qui achètent une quantité importante (plus de 10 kg) bénéficient d'une diminution de prix,

-soit en ville au marché d'Anosibe (marché des paysans) à bon prix,

-soit dans les boutiques d'intrants conventionnées par l'état : AgroChimie de Madagascar (ACM), SEPCM, Agrivet, ,... Le produit est plus cher mais la qualité est garantie. La plupart des paysans préfèrent acheter leurs engrais dans le marché d'Anosibe.

Concernant les matières fertilisantes organiques, il existe trois types de système d'approvisionnement : l'achat, l'échange, le ramassage

i-Achat

L'achat se fait soit directement au village ou au village voisin s'il s'agit des fumiers ou déchets verts, soit par commande auprès des fournisseurs s'il s'agit des sous produits des industries ou des terreaux. La commande et la livraison des produits varient en fonction du type de produit, de la saison et des fournisseurs.

Cendre de Tabac : c'est un sous produit de la société 19Tsarasaotra. Les feuilles de tabac sont destinées à la fabrication de cigarette, les tiges et les restes sont brulés et les cendres sont vendues auprès des producteurs maraichers. Cette matière est plus utilisée surtout par les paysans qui ne possèdent pas de bétail (1 exploitations sur 10), 3 exploitants sur 10 possèdent des bétails mais veulent augmenter leurs productions et/ou n'ont pas assez de fumier. La disponibilité des produits est fonction de la saison, Le cendre de tabac est moins disponible et

19 Société de production de tabac, installé en ville

plus chère l'hiver à cause de la forte demande. Le prix varie entre 25000 20Ariary et 50 000 Ariary le camion (5 tonnes), le camion n'est pas bien rempli. La société assure la livraison des produits chez les producteurs. La rapidité de la livraison est fonction de la saison, plus rapide en été et peut tarder jusqu'à 1 mois l'hiver.

Terreau d'Andralanitra : c'est un produit de criblage de déchets d'ordures ménagères durant plusieurs années. Les producteurs d'Alasora passent leurs commandes auprès de 21SAMVA et cette dernière s'occupe du criblage et de la livraison auprès des producteurs. Le prix du camion est fixé à 50000 Ariary quelque soit la saison. La livraison se fait le jour de la commande. Deux utilisateurs sur 10 ne possèdent pas de bétail, pour eux, le terreau est considéré comme substitut du fumier, pour le reste des exploitants, ils l'utilisent pour substituer les engrais chimiques.

Fumier de bovin : c'est la matière organique la plus utilisée et plus recherchée dans la commune d'Alasora malgré son insuffisance sur place. Même les paysans qui possèdent des zébus achètent du fumier de bovin si leurs besoins dépassent ce que leurs bêtes leurs fournissent. Cette matière est plus recherchée et plus chère l'hiver (où on trouve plus de culture à cycles longs, c'est la saison où on observe une forte utilisation de fumier.

Le fumier de bovin joue trois rôles :

- retenir l'eau d'arrosage grâce à sa capacité de rétention en eau, le fumier pourrait fournir de l'eau pour la plante

-rôle amendant, le fumier permet d'améliorer la structure du sol. Pendant la période sèche, les producteurs commandent 1 à 2 mois à l'avance et paient à l'avance le prix sinon, le propriétaire fait son prix « à la tête du client ». Les acheteurs eux même assurent le transport des produits. Souvent, si les acheteurs ne possèdent pas de charrettes, ils louent celles des vendeurs.

Déchets verts : se sont des plantes sauvages qui poussent au village : dans la cour, autour des parcelles. Il y a quelques immigrants qui ne possèdent pas de parcelles, qui ramassent ces déchets verts et les vendent (sans préparation) auprès des producteurs à 1000 ariary le sac de 25 Kg pour survivre. Ce sont surtout les producteurs du type B et C qui achètent ces déchets verts. Ils n'ont pas de temps pour le ramassage eux mêmes. Les déchets verts sont utilisés presque toute la campagne culturale, ils jouent le rôle amendant, nutrition, pesticides.

ii- Echange

L'échange se fait entre les producteurs eux même. Ce sont surtout ceux qui ne possèdent pas de bétail qui ont recours à l'échange de fumier contre résidu de récolte ou bien fumier contre le riz en grain ou de la paille de riz.

20 1 Euros : 3000 ariary `du 16/10/2009

21 SAMVA : Service Autonome pour la Maintenance de la Ville d'Antananarivo

iii- Ramassage

Les substrats organiques issus de déchets sont souvent ramassés, à savoir les ordures ménagères, les encombrants, les déchets verts, les résidus de récoltes.

1.3.2.4.4. Période d'approvisionnement en matières fertilisantes

La période d'approvisionnement dépend de la saison, et de la nature des fertilisants. Les fumiers sont recherchés pendant la saison hivernale. Tous les agriculteurs s'en servent pour amender et retenir l'humidité de leurs sols. Pourtant, l'été, les fumiers sont inutiles du point de vue hydraulique, les producteurs préfèrent les produits qui ont la capacité d'absorber de l'eau (les terreaux, les cendres). Les éleveurs veulent se débarrasser des fumiers à cause de l'odeur, de l'hygiène. Ce substrat organique, s'il reste trop longtemps sous les bêtes, cause des maladies et des nids d'insectes l'été mais les paysans n'ont pas assez de place pour les stocker pour l'hiver. D'autres paysans qui ne possèdent pas de bêtes et qui en ont besoin l'hiver acceptent de les stocker chez eux, sinon, les producteurs les jettent. Les cendres de tabacs sont commandées également l'hiver, c'est la période de travail où les paysans qui n'ont pas de fumiers y recourent. Les terreaux sont plutôt commandés l'été, grâce à leur capacité d'absorber de l'eau surtout pour la culture de tomate.

1.4. Conclusions

Dans l'agglomération d'Antananarivo, les ressources organiques sont très diverses. Les déchets provenant de l'exploitation agricole (fumiers, résidus de récoltes,) constituent les matières les plus préférées des paysans. On observe une utilisation incontestable de fumier de bovin. Les déchets urbains (cendres de cuisine, terreaux d'Andralanitra) tiennent la deuxième place. Les agriculteurs les utilisent pour substituer les fumiers ou les engrais chimiques en cas de pénuries sur place. Les déchets industriels tiennent également une importance dans l'agriculture urbaine, les cendres de tabacs sont utilisées par les producteurs de légumes frais pour substituer les déchets d'exploitation en cas d'indisponibilité.

Les critères de choix des paysans sur la valeur agronomique des apports organiques se reposent sur la granulométrie des matières. Les matières solides ont une valeur amendant, et sont utilisées pour augmenter la fertilité des sols à long terme tandis que les poudrettes et les cendres ont une valeur fertilisante, capable de nourrir les plantes à court terme.

Les règles d'attribution des matières sont fonction des systèmes d'activité de ménages, de leurs systèmes de production, de la trésorerie et de la disponibilité des matières sur place.

CHAPITRE 2. CARACTERISATION DES MATIERES ORGANIQUES UTILISEES OU DISPONIBLES A ANTANANARIVO : ESTIMATION DE LEUR VALEUR AGRONOMIQUE

2.1 Introduction

La caractérisation et la comparaison des matières organiques étudiées ici, visent à pointer l'intérêt agronomique des produits résiduaires organiques disponibles à Antananarivo, pour les intégrer dans une stratégie de fertilisation des sols de « tanety ». L'intérêt agronomique se définit par la valeur amendante et la valeur fertilisante de ces produits résiduaires organiques. La valeur amendante résulte la capacité de ces produits résiduaires organiques à augmenter la teneur en matière organique des sols de façon à en améliorer son biofonctionnement. La valeur fertilisante correspond à la teneur en éléments nutritifs et leurs disponibilités sous des formes assimilables par les plantes c'est-à-dire minéral. Dans cette étude la valeur fertilisante sera principalement approchée du point de vue de la valeur azotée.

2.2 Méthodes de caractérisation

L'analyse en laboratoire a été conduite sur 12 matières fertilisantes sélectionnées chez les exploitants. Trois types de fumiers traditionnellement utilisés par les paysans ont été prélevés chez les exploitations lors des enquêtes entre le mois de mai et le mois de juillet 2007. Nous avons aussi récolté 6 produits fertilisants issus du recyclage des déchets urbains et déchets ménagers d'origines très diverses tant dans la composition que le mode de gestion ou le type de fabricants, et 3 matières fertilisantes commercialisées. Le descriptif des matières analysées est donné dans le tableau 2.10.

Tableau 2.10: Matières fertilisantes organiques étudiées

Produits Réf Descriptifs Lieux de Fabricants

Collecte

Fumier de bovin

Fumier de porc

Fumier de volaille

FB Déjection bovine et litière de

paille de riz, résidus de

récolte et reste d'alimentation

FP Déjection de porc sans litière,

stocké en tas et soumis aux
intempéries pendant 7 mois

FV Fientes de canard et de litière

composée de sons de riz et de balles de riz

Tanjombato Paysan

Andraisoro Paysan

Ambatobe Paysan

Zinabio VE Compost de déchets Ambohimanga Société Vohitra

d'abattoirs, de déchets verts et Rova Environnement

de sciure de bois

TA Criblé d'ordures ménagères de la décharge

OC Compost d'ordures ménagères et de déchets verts

OI Déchets domestiques de la

cour et de déchets verts brûlés

CF Compostage naturel de

déchets de jardins et de feuilles de jardinerie

Terreau d'Andralanitra

Ambohimanga Fabricants kely indépendants

Ordure compostée

Ordure incinérée

Compost de feuille

Route Digue Indépendants

Anosipatrana

Route digue Indépendants

Anosipatrana

Ivandry Jardinerie

Terreau CAi Criblé d'ordures ménagères Ankadikely Indépendants

d'Ilafy Ilafy

Guanomad Gm Déjections de chauve-souris Sud de l'île Guanomad

Taroka Tk Déchets de canne à sucre Brickaville STOI-Agri

fermenté

Activateur biologique de Prochimad

Pm Produit commercial organominéral

pour le maraîchage

Société

Prochimad

2.2.1. Caractérisations physico chimiques et biochimiques de la matière organique

La caractérisation physico-chimique des matières fertilisantes indiquent leur teneur en carbone organique total (Corg) et en azote total (N total). Ainsi en est déduit le rapport C/N qui indiquent la vitesse de décomposition de la matière organique. Les méthodes utilisées pour définir les teneurs en carbone organique total et en azote total des matières sont données dans le paragraphe 2.1.2 de la partie 3.

Tableau 2.11: Teneurs en Carbone et Azote totaux des matières organiques étudiées (% de la masse)

Réf

COT

N total

C/N

 

%

%

 

FB

33,06

1,28

25,8

FP

8,56

0,71

12,1

FV

24,11

1,7

14,2

VE

18,23

1,04

17,5

TA

17,09

0,76

22,5

CAi

16,24

0,42

36,7

OC

16,19

0,48

33,7

OI

15,48

0,59

26,2

CF

42,05

1,68

25

Gm

4,14

2,35

1,8

Tk

29,32

0,97

30,2

Pm

16,98

2,7

6,3

2.2.1.1. Minéralisation du carbone et de l'azote organique

La cinétique de minéralisation du carbone permet de déterminer le niveau de biodégradabilité, de décomposition de la matière organique et d'estimer ainsi le comportement du produit dans le sol (Francou, 2003). Elle permet également d'indiquer la valeur amendante de ce produit en termes d'entretien de la fertilité du sol par l'entretien de sa matière organique (Francou, 2003). Des mélanges de sol et de matière fertilisante ont été placés en incubation en conditions contrôlées (humidité, température, durée) afin de suivre la minéralisation du carbone et l'évolution de l'azote minéral apportés par ces matières.

Le sol utilisé est un sol limon argilo-sableux prélevé sur la station expérimentale de Lazaina à Ambohimanga Rova. Il est séché à l'air libre et tamisé à 2 mm. Suite à leur prélèvement, les matières organiques ont été séchées à l'air libre puis broyées à 2 mm. Chaque échantillon est alors composé de 20 g de sol sec et une masse de matière fertilisante équivalente à 0,4% de la quantité du sol sec soit 80 mg. Le témoin est, constitué de 20 g de sol seul. Chaque traitement est répété 3 fois, soit 39 échantillons. Incubés dans l'obscurité, à une température de 28°C pendant 6 mois, les échantillons sont humidifiés à hauteur de 65% de la capacité au champ (soit 6,5 g d'eau pour 20 g de sol), conditions optimales de minéralisation (Photo 2.3a).

2.2.1.1.1. Mesure de CO2

Le CO2 dégagé est mesuré à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse (CPG) de type microcatharomètre (Varian CP-4900) qui sépare les gaz de l'échantillon selon leur conductibilité thermique vis-à-vis du gaz vecteur (hélium).

Les mesures sont réalisées à 0, 1, 2, 3, 7, 10, 14, 21, 28, 42, 56, 70, 91, 133, 182 jours. Le
CPG prélève un échantillon de l'atmosphère de chaque flacon et quantifie les gaz présents

dans l'atmosphère (Photo 2.3b). Ces gaz sont représentés sous la forme d'une courbe dont l'intégration des différents pics permet de déterminer les quantités de CO2 ou N2O dans l'atmosphère prélevée en fonction d'un calibrage préalable.

Photo 2.3a : Echantillon en salle d'incubation maintenue à 28°C. Photo 2.3b : Mesure de dégagement de CO2 au CPG

2.2.1.1.2. Mesure de NH3 et NO3

L'évolution de l'azote minéral dans le sol indique la valeur fertilisante d'une matière organique apportée dans un sol. Des échantillons sont préparés de manière identique à ceux préparés pour la mesure de la minéralisation du carbone. Ces échantillons sont incubés parallèlement dans les mêmes conditions. La mesure d'azote minéral, NO3 + NH4, se fait par extraction KCl à 0, 7, 14, 28, 42, 56, 91, 133, 182 jours d'incubation. L'azote minéral est extrait par agitation d'une demi-heure du mélange sol + KCl (80 ml de KCl 1N, suivi par la filtration du surnageant et l'arrêt de la réaction par quelques gouttes de biocide. L'analyse se fait par colorimétrie sur un analyseur en flux continu (Technicon) utilisant la méthode de Berthelot (Gautheyrou et al, 1974) pour le dosage de N-NH4+ et la méthode de Griess et Ilossay (Gautheyrou et al, 1974) pour le dosage de N-NO3-. Pour 8 dates d'extraction sur 182 jours, en considérant 3 répétitions par traitement, 312 échantillons ont été incubés et analysés.

2.3. Résultats

2.3.1. Propriétés chimiques

Azote (%) Phosphore (mg.kg-1)

Potassium (mg.kg-1) Magnesium (mg.kg-1)

Figure 2.5 : Compositions chimiques des matières organiques collectées dans l'agglomération d'Antananarivo (LAMA, 2008).

D'après les analyses chimiques effectuées dans le laboratoire des Moyens Analytiques de l'IRD de Dakar, en 2008, parmi les 12 matières organiques analysées, on relèvera que l'activateur biologique de Prochimad (Pm) et le Guanomad (Gm) contiennent une teneur importante en azote total (supérieure à 2%), et que le fumier de volaille (FV) et le compost de

feuille (CF) contiennent une teneur supérieur à 1% d'azote total. Dans les restes des matières, le pourcentage d'azote total reste faible (inférieur à 1%).

Concernant la teneur en phosphore total, seul le Guanomad (Gu) contient 50000 mg P.Kg-1 sol, l'activateur biologique de Prochimad (Pm) possède 20000 mgP.kg-1. L'activateur biologique de Prochimad (Pm), le Guanomad (Gm) et le fumier de volaille (FV) possèdent également des teneurs en magnésium et potassium largement supérieures aux autres matières.

2.3.2 Test de minéralisation de la matière organique

2.3.2.1. Cinétique de minéralisation de carbone des matières fertilisantes

%

Temps d'incubation

Figure 2.6: Cinétique de minéralisation de carbone des matières fertilisantes au cours d'incubations en mélange dans le sol (en % du COT apporté). (Fonteneau, 2008).

La figure 2.6 représente la cinétique de minéralisation de carbone organique au cours de l'incubation des sols mélangés avec des différentes matières organiques au cours de 182 jours. Les cinétiques de dégagement de CO2 présentent trois phases : une phase de dégagement rapide de CO2 au début jusqu'au 10ème jour d'incubation, puis une phase de ralentissement de la production de CO2 entre 10ème jour et 91ème jour d'incubation. Au-delà de 91ème jours, aboutit une phase de production de CO2 faible et constante.

Ces différentes phases sont plus ou moins marquées en fonction des produits résiduaires organiques. On peut ainsi dégager 5 groupes comprenant des matières organiques présentant des cinétiques de dégagement de CO2 similaires :

1' Groupe A : le terreau d'Andralanitra (TA) et le compost d'ordure (OC); ces deux

matières organiques ont une cinétique de minéralisation linéaire et se minéralisent très faiblement entre 3 et 5%.

1' Groupe B : il est formé par le compost de feuille (CF) et le taroka (Tk) ; ses deux

matières organiques ne minéralisent quasiment pas le carbone jusqu'au 70ème jour. Au-delà de cette date, le dégagement de CO2 augmente. Après 182 jours d'incubation, leur taux de minéralisation atteint entre 15 et 19% du carbone apporté.

1' Groupe C : le fumier de volaille (FV), le terreau d'Ilafy (CAi), l'activateur biologique

de Prochimad (Pm) et le fumier de porc (FP) ; suivant un comportement semblable deux à deux, présentent des taux de minéralisation compris entre 41 et 48%.

1' Groupe D: formé par le Guanomad (Gm) et le compost d'ordure incinérée (OI). Entre

le temps 0 et le temps 7, le carbone apporté est fortement minéralisé. à partir du 10ème jour jusqu'au 28ème, le dégagement décroit. Au-delà du 28ème jour, la minéralisation reprend faiblement et atteint un taux de 24% pour le Guanomad (Gm) et plus fortement et atteint 80% pour OI.

1' Groupe E: le fumier de bovin (FB) et le compost de Vohitra Environnement (VE). Le

fumier de bovin (FB) atteint un taux de 65% au terme de l'incubation. La cinétique de dégagement de CO2 du FB s'apparente à celle du compost de Vohitra Environnement (VE), elles sont très régulières. Cependant, le dégagement est plus élevé pour VE et aboutit à un taux de minéralisation du carbone supérieur à celui apporté par la MO (111%).

2.3.2.2. Fourniture de l'azote minéral

Figure 2.7 : Evolution de l'azote minéral au cours du temps (mg de N.kg-1 de sol) (Fonteneau, 2008).

La cinétique de minéralisation de l'azote dans les mélanges sol/matière au cours de 182 jours
d'incubation est présentée dans la figure 2.7. Pour le sol seul (sans aucun apport organique) et
les sols incubés avec des produits résiduaires organiques, la vitesse de minéralisation est

importante dans les 7 premiers jours puis elle est ralentie et reste constante sur le reste de la période pour le sol seul et diminue au 14ème jour puis augmente faiblement pour les mélanges sols/matières. La quantité nette d'azote minéralisé en 182 jours est de 84 mg.kg-1 de sol pour le sol seul.

L'incorporation des matières fertilisantes au sol ne contribue pas à une augmentation notable de la vitesse de minéralisation de l'azote par rapport à celles mesurées pour le sol seul. En revanche, la quantité d'azote minérale mesurée varie selon le type de matières. Le Guanomad présente la cinétique de minéralisation la plus élevée (157 mg.kg-1 de sol à 182 jours, suivi par l'activateur biologique de Prochimad (Pm) qui atteint 123 mg.kg-1 à 182 jours. Pour les autres produits résiduaires organiques, la quantité d'azote minéral mesurée varie entre 77 et 100 mg N.kg-1 de sol.

2.3.3. Estimation de la valeur agronomique

Au terme de ces analyses, deux critères d'évaluation des matières peuvent être distingués :

1. l'entretien à long terme de la fertilité du sol par l'augmentation de la matière organique

2. la fourniture d'éléments nutritifs pour la plante à plus court terme.

Ainsi, étant donné les teneurs initiales en carbone et en azote des matières organiques testées et le rapport C/N ainsi que le taux de minéralisation du carbone et de l'azote organique; on peut proposer deux indicateurs synthétiques permettant de comparer les matières entre elles selon leur valeur amendante (pour l'entretien de la fertilité du sol à long terme), et selon leur valeur fertilisante (pour la fourniture d'éléments essentiels comme l'azote) (Tableau 2.12 et 2.13). L'indicateur d'entretien de la fertilité sur le long terme se construit à partir des quantités de MO apportées minéralisées en fonction de la quantité de carbone initial dans la matière organique. L'indicateur de fertilisation par la fourniture d'azote se construit à partir des C/N (vitesse de minéralisation) et des teneurs en azote initial dans la matière.

D'après la littérature citée par Francou (2003), les C/N des matières organiques compris entre 25 et 40 permettent un compostage satisfaisant, donc une vitesse de décomposition de ces matières satisfaisante. L'azote total représente généralement de 1 à 4% de la matière sèche de ces produits résiduaires organiques et le carbone organique total (COT) représente de 20 à 30% pour les déchets verts et de 25 à 50% pour les ordures ménagères. Au vu des résultats de l'analyse et de la plus faible dispersion des matières organiques étudiées ici, notamment au niveau de la teneur en azote total, nous considérons les seuils suivants :

- de 40 et de 70% de minéralisation de la matière organique apportée pour maintenir les potentiels d'entretien de la fertilité des différentes matières ;

- de 1% et 2% d'azote, pour la valeur fertilisante

Tableau 2.12 : Potentiel d'entretien de la fertilité à long terme des matières fertilisantes

 

Min>70%

40% < Min < 70%

Min < 40%

C > 20%

 

Fumier de Bovin (FB) Fumier de Volaille (FV)

Compost de feuille (CF)

Taroka (Tk)

10% < C < 20%

Ordure Incinérée (OI)-

Compost Zinabio (VE)

Terreau d'Ilafy (CAi)-

Prochimad (Pm)

Terreau d'Andralanitra(TA) Ordure compostée OC

C < 10%

 

Fumier de porc (FP)

Guanomad (Gm)

Potentiel négatif à nul Potentiel nul à faible Entretien modéré Entretien important

Tableau 2.13 : Potentiel fertilisant par la fourniture d'azote à court terme

 

C/N>25 (fort)

C/N < 25 (faible)

N > 2%

 

Activateur biologique de

Prochimad (Pm)-

Guanomad (Gm)

1% < N < 2%

Fumier de Bovin (FB)- Compost de feuille (CF)

Fumier de volaille (FV)-

Compost Zinabio (VE)

N < 1%

Ordure compostée (OC) Ordure incinérée (OI)- Taroka (Tk)

Terreau d'Ilafy (CAi)

Fumier de porc (FP)

Terreau d'Andralanitra (TA)

Libération lente et faible rapide et faible +/- rapide, +/- important rapide et important

Ainsi au regard des tableaux 2.12 et 2.13 résumant ces mesures, le compost de feuille (CF) et le taroka (Tk), riches en carbones organiques et peu décomposés au terme de l'incubation contribuent à l'augmentation de la matière organique du sol, donc à l'entretien de la fertilité sur le long terme.

Les fumiers (bovin et volaille) ont également un fort pouvoir amendant. Dans le cas du fumier de bovin, la fourniture d'azote est très faible. Au contraire, son apport entraînerait une faim d'azote et cet azote est puisé dans les réserves du sol alors que le fumier de volaille fournit une quantité d'azote disponible qui cependant reste assez faible, 15 mg de N.kg-1 de sol.

Les meilleurs fertilisants, au sens de la mise à disposition d'éléments minéraux en quantité sont le Guanomad et l'activateur biologique de Prochimad, tous deux des fertilisants commerciaux. La fourniture d'azote est importante au départ, respectivement 62 et 32 mg de N.kg-1 de sol, bien qu'il ne soit pas minéralisé au cours du temps. Leur effet sur l'entretien du

stock de matière organique, s'il semble modéré pour le Guanomad et l'activateur biologique de Prochimad, il reste discutable compte tenu de la possibilité de priming effect entraîné par l'apport de ces matières. Le dégagement de CO2 observé pourrait alors venir de la MO du sol, c'est-à-dire que l'incorporation de ces matières ferait baisser la teneur en carbone du sol. Elles auraient donc un effet négatif sur l'entretien de la MOS; auquel cas, leur utilisation en combinaison avec un apport organique plus carboné pourrait s'avérer intéressante.

Enfin, étant donné les quantités d'azote apportées par ces matières, il serait intéressant de les comparer à celles apportées par un engrais chimique. Au prix où elles sont vendues (Guanomad: 800 Ar.kg-1, activateur biologique de Prochimad : 740 Ar.kg-1), elles apparaissent nettement plus intéressantes que l'engrais chimique (NPK universel 3080 Ar.kg1). Mais le NPK fournit d'autres éléments en quantité comme le phosphore et le potassium, il peut parfois être enrichi en oligoéléments. Une analyse complète de la qualité du Guanomad et de l'activateur biologique de Prochimad est nécessaire pour juger de leur avantage coût/efficacité.

Les produits issus du recyclage des déchets ont un faible potentiel de fertilisation, ils ne fournissent que peu d'azote et entraînent même une éventuelle immobilisation en début d'incubation. Leurs effets sur l'entretien de la MOS sont plus dispersés. Les terreaux de décharge (Terreau d'Ilafy, Terreau d'Andralanitra) et le compost d'ordure participent modérément à l'entretien de ce stock tandis que les ordures incinérées et le compost zina bio de Vohitra Environnement sont fortement minéralisés au terme de l'incubation libérant les éléments à court terme.

2.4. Discussion

2.4.1. Cinétiques de minéralisation de carbone

Pour les 12 matières organiques testées, le dégagement rapide de CO2 au début d'incubation jusqu'au 10ème jour correspond à la décomposition des composés solubles facilement dégradable contenus dans les apports organiques. (Hermann et al, 2002). Un autre processus également peut se produire : « le priming effect ». Suite à l'apport de composés organiques riches en énergie utilisable par les microorganismes, l'activité microbienne est stimulée et accélère la minéralisation du carbone organique native du sol (Fontaine et al, 2004). Au-delà de 10ème jours, les cinétiques de minéralisation de carbone organique diminuent pour toutes les matières organiques. La diminution est fonction de la nature des matières mais la minéralisation des composées continue.

Selon Francou (2003), on peut interpréter les cinétiques de minéralisation de carbone en
fonction du degré de maturité des matières organiques. D'après la gamme de stabilité22 que

22 La stabilité d'une matière organique est communément appelé la maturité (Francou, 2003)

l'auteur a réalisée à 108 jours, on a ainsi les matières fortement stabilisées (entre 0 et 10%), les matières stabilisées (de 10 à 15%), les matières moyennement stables (de 15 à 20%), les matières instables (de 20 à 30%) et les matières très instables (supérieur à 30%). Les niveaux de stabilité des 12 matières testées sont basés sur cette gamme.

Ainsi, le terreau d'Andralanitra (TA) et le compost d'ordures (OC) qui ont une cinétique de minéralisation très faible sont hautement stabilisés. Et le compost de feuille (CF) et le taroka, (Tk), qui ont des taux de minéralisation du carbone apporté entre 15 et 19% sont moyennement stables. Ces matières en relation avec leur teneur en carbone organique total, ont une valeur amendante. C'est pour cette raison que les paysans recourent aux terreaux d'Andralanitra pour substituer ou compléter les fumiers bovins en cas d'indisponibilité.

Le Guanomad (Gm) et les ordures incinérées (OI) présentent un comportement similaire. Au début d'incubation, ils se minéralisent fortement. L'incinération subie par OI facilite la libération de son carbone. Mais à partir du 10ème jour jusqu'au 28ème, le dégagement de CO2 est décroissant. Plusieurs hypothèses sont possibles. L'erreur expérimentale paraît peu probable, les mesures étant faites à 10, 14, 21 et 28 jours, la tendance se répète. La deuxième hypothèse est expliquée par la consommation de CO2 par le développement de micro algues vertes photosynthétiques alors que la troisième hypothèse évoque la possibilité d'un piégeage du CO2 par ces matières pauvres en carbonates. Cependant la minéralisation reprend faiblement pour le Guanomad qui atteint un taux de 24% et plus fortement pour OI qui atteint 80%.

Le fumier de volaille (FV), le terreau d'Ilafy (CAi), l'activateur biologique de Prochimad (Pm) et le fumier de porc (FP), présentant des taux de minéralisation compris entre 41 et 48% sont considérés comme étant instables. Leur effet sur l'entretien de la matière organique du sol est modéré au regard des quantités de carbone initial. Les paysans classent ces matières organiques à la deuxième place après le fumier de bovin.

Le fumier de bovin (FB) qui s'est minéralisé à 65% au terme de l'incubation est instable. Sa minéralisation est assez rapide pour une matière utilisée pour l'entretien de la fertilité. La gestion23 de cette matière ne lui a pas permis d'atteindre un degré de maturité élevé, et son incorporation au sol suscite le développement d'une forte activité microbienne dégradant les matières organiques facilement métabolisables. Mais la quantité restante de matières plus difficilement minéralisables (lignine) et la quantité élevée en carbone organique total dans les fumiers lui confèrent un fort pouvoir amendant et une fertilité intéressante. D'après Chabalier, (2006), le fumier sert à l'entretien du stock d'humus du sol et joue surtout sur l'amélioration

23 Gestion de fumier par les paysans : Les paysans étendent les résidus de récoltes et les bozaka dans les fosses fumières, Les bétails piétinent en même temps les résidus et ses excréments, quand les litières sont mouillées ou boueux, les paysans ajoutent une deuxième couche de résidus sans attendre la dégradation de la première couche et les bétails y piétinent de nouveau, les paysans continuent ces procédures jusqu'à ce qu'il ne reste plus de résidus. Certains paysans laissent les fumiers se décomposer dans les fosses fumières, d'autres les sortent et laissent s'entasser dans la cours pour être utilisés aux champs sans attendre la maturité.

de la structuration du sol (apport de matière organique jeune) et des activités biologiques. L'apport d'humus au sol est de l'ordre de 100 kg par tonne de fumier apportée. Ceci explique la prédominance d'utilisation du fumier de bovin dans la pratique paysanne comme produits d'amendement du sol (paragraphe 1.3.2.2 et 1.3.2.3.3).

Pour le compost de Vohitra environnement (VE), qui a un taux de minéralisation de carbone organique 110%, le carbone produit au cours de l'incubation provient de la minéralisation d'une MOS autre que celle qui a été introduite. En présence d'un phénomène de priming effect, l'apport organique a provoqué une sur-minéralisation de la matière organique du sol en place. Ce processus est dû à une stimulation de l'activité microbienne par l'apport de matières organiques fraîches qui a augmenté la minéralisation de la matière organique du sol (Kuzyakov Y. et al., 2000 ; Fontaine S. et al., 2003b). Cette matière n'a pas de pouvoir amendant du sol.

Les produits stables tels que le terreau d'Andralanitra (TA), le compost d'ordure (OC), le compost de feuille (CF), et le taroka (Tk) sont des produits qui ont subi un processus de compostage aérobie ou anaérobie et les produits instables comme le fumier de volaille (FV), l'activateur biologique de Prochimad (Pm), le fumier de porc (FP) et le fumier de bovin (FB) n'ont pas subi un processus de compostage.

Les taux de minéralisation des produits compostés sont inférieurs aux taux de minéralisation des produits non compostés. Ces résultats conformes aux études de Gebhart, (1986) et de Busby (2006). Busby (2006) a comparé la minéralisation de carbone organique dans les sols incubés avec des déchets urbains compostés et des déchets urbains non compostés. Le pourcentage de C minéralisé est significativement inférieur dans les sols incubés avec des déchets compostés. Dans les produits compostés, les proportions des composés facilement dégradables (cellulose et hémicellulose) qui sont exploitables par les microorganismes sont faibles ou nulles, donc l'activité microbienne diminue.

Enfin, l'apport des matières organiques fraîches pourrait induire une accélération ou un retard de la décomposition de la matière organique du sol, en plaçant les différents types de microorganismes en compétition vis-à-vis des éléments nutritifs (Kuzyakov et al., 2000 ; Fontaine et al., 2003). Cette étude ne permet pas de quantifier cet effet, il faudrait pour cela mener une analyse simultanée de la dynamique des nutriments libérés et de l'activité microbienne dans le sol (Kuzyakov et al., 2000). D'autant plus que le priming effect semble être influencé par le type de matières fertilisantes (chimiques et organiques) apporté au sol, cette analyse permet de tenir compte de cet effet dans la comparaison de la qualité de ces matières ; étude que nous abordons par la suite.

2.4.2. Cinétiques de minéralisation d'azote

La vitesse de minéralisation d'azote du sol sans aucun apport est importante au début d'incubation, diminue à partir du 7ème jour et reste constante au-delà de cette date. Ceci concorde avec les résultats d'autres travaux sur la minéralisation de l'azote d'un sol en conditions contrôlées (Jedidi et al., 1995 ; Shi et al., 1999, cités par Francou, 2003).

Ainsi, les cinétiques de minéralisation montrent l'évolution de l'azote minéral réellement dû à l'apport des différents substrats organiques (Jedidi et al, 1995). Les résultats montrent que les matières comme le Guanomad et l'activateur biologique du Prochimad sont des matières très riches en azote total, respectivement 2,35 et 2,7%. L'azote organique de ces apports organiques se minéralise assez peu, respectivement 11,6 et 8,9 mg de N.kg-1 de sol en 182 jours, l'évolution des quantités d'azote est alors faible mais maintenue à un niveau élevé. Ces quantités correspondent à la quantité d'azote apportée dès le départ. Cependant, les mesures expriment le bilan entre la minéralisation et l'immobilisation réalisées par les microorganismes à un temps donné, elles ne révèlent pas les processus d'échanges qui ont eu lieu. Certains microorganismes peuvent minéraliser une fraction qui sera immobilisée par un autre type de microorganisme dégradant des fractions différentes, la biomasse microbienne peut elle-même être minéralisée et maintenir ainsi le niveau de fourniture d'azote. Ces matières se présentent comme de véritables fertilisants, fournisseurs d'azote.

Figure 2.8: Evolution de l'azote minéral par différence entre mélange sol/matière et sol seul (en g de N/Kg de sol). (Fonteneau, 2008)

La quantité d'azote minéral mesurée dans le fumier de bovin (FB) reste à des valeurs
négatives sur la quasitotalité de la période d'incubation. Malgré une teneur en azote total de
1,28%, celui-ci ne fournit pas d'azote disponible, -5,8 mg de N.kg-1 de sol au 182ème jour. On

suppose que l'azote a pu être immobilisé par la biomasse microbienne pour la dégradation de cette matière peu stabilisée. L'autre hypothèse serait que les fumiers présentent des formes d'azote organique difficilement minéralisables.

L'incorporation du fumier au sol entraine une faim d'azote, les plantes et les microorganismes sont en compétition pour leur besoin en azote minéral c'est pourquoi dans la pratique paysanne, les agriculteurs combinent les fumiers de bovin avec des engrais azotés (urée ou NPK) ou des substituants d'urée (fumier de volaille) (paragraphe 1.3.2.3.3) du fait que l''azote exerce un grand effet sur la croissance dans la partie supérieure du sol, il importe de faire en sorte que la croissance des tiges et feuilles soit rapide.

Seul le fumier de volaille (FV) présente une minéralisation de l'azote, 15,4 mg.kg-1 de sol, au cours des deux premières semaines, avant de suivre le même comportement du groupe formé par la majorité des matières fertilisantes étudiées. C'est pourquoi les paysans utilisent les fumiers de volaille comme complément de l'urée après sarclage et sur les jeunes plantes des pépinières.

Autour du 28ème, l'azote minéral mesuré dans les traitements avec terreau d'Andralanitra, compost d'ordures, terreau d'Ilafy et le compost de Vohitra Environnement sont à des valeurs négatives, mais cette immobilisation est suivie d'une minéralisation nette à la fin de l'incubation en suivant le même comportement que les matières restantes.

2.5. Conclusion

Les pratiques de gestion de la fertilité des sols par les agriculteurs périurbains de l'agglomération d'Antananarivo impliquent trois éléments principaux de systèmes de culture: le travail du sol, l'apport de fertilisant et les rotations culturales. La présente étude permet d'aboutir à plusieurs résultats concernant l'utilisation et la gestion des intrants organiques que les agriculteurs utilisent dans un contexte où les fertilisants organiques sont un facteur limitant la production agricole.

Les agriculteurs de l'agglomération d'Antananarivo se tournent préférentiellement vers les déjections animales, et notamment le fumier de bovin. Mais en raison de l'insuffisance des quantités disponibles sur leur exploitation, beaucoup ont recours à l'achat en totalité ou une partie des quantités nécessaires ou à la collecte de toutes matières disponibles. Ainsi, les ordures du foyer sont très souvent valorisées dans l'exploitation familiale, alors que l'utilisation des déchets urbains est très peu répandue et se concentre autour de leurs lieux de production et aux zones productrices de cultures maraichères, et ce malgré l'offre d'une grande diversité de fertilisants dans l'agglomération. La faible qualité des produits issus des déchets urbains est due à l'absence de tri et de réel traitement des matières. Le coût élevé du transport constitue également un principal obstacle à l'intégration des déchets dans la stratégie de fertilisation des sols des agriculteurs.

Le rapprochement de la perception et de la pratique paysanne d'usage des matières organiques dans l'agriculture urbaine et nos critères analytiques ont permis de justifier certaines pratiques paysannes. L'incontournable utilisation de fumier de bovin comme produits d'amendement du sol est expliquée par le fort pouvoir amendant de cette matière. L'utilisation du terreau d'Andralanitra par les producteurs maraichers comme produits de substitution de fumier est expliquée par la quantité de COT et la stabilité de cette matière. Etant donné que la tomate est une plante sensible à l'excès d'azote, cette dernière favorise une mal formation des fruits, c'est pourquoi les paysans d'Alasora sont fidèle au terreau d'Andralanitra pour la culture de tomate.

Cependant, certains critères paysans ne concordent pas aux résultats scientifiques. Comme les critères d'évaluation des paysans sur les valeurs fertilisantes des matières organiques qui reposent sur des matières à faible granulométrie ne sont pas justifiés. Les poudrettes de fumiers sont utilisées sur les pépinières pour d'autres raisons. C'est pour la structure du sol, afin qu'ils se mélangent uniformément avec de la terre mais non pas pour nourrir les jeunes plants. Les poudrettes de fumiers et les cendres utilisées pour compléter ou substituer les engrais chimiques, pour fertiliser leurs sols ont montré une faible mise à disposition d'azote. Les résultats des ordures incinérées (bien qu'elles n'aient pas été prélevées chez les paysans elles s'apparentent à celles qu'ils utilisent) montrent un effet plus faible que celui du fumier de porc en termes d'entretien de fertilité et en termes de fourniture d'azote.

Le coût est un autre facteur explicatif du choix des paysans pour une matière fertilisante. Si l'objectif est de minimiser les dépenses en intrants au sein de l'exploitation agricole, des agriculteurs peuvent toutefois faire le choix d'une matière dont le coût est supérieur à une autre au regard de son efficacité sur la quantité et la qualité de la production végétale corrélée au prix de vente de la production. En ce sens, il est évident que l'atelier de production animale des exploitations soit le premier fournisseur de matière fertilisante. Il permet de valoriser les effluents de l'élevage tout en réduisant le poste de dépenses pour la production végétale. Dès lors que l'élevage est absent sur les exploitations, la source d'approvisionnement n'est plus aussi exclusive. Pourtant, les sources traditionnelles prédominent dans bon nombre des exploitations où sur 25% des exploitations n'ayant développé aucun type d'élevage, seul 3% n'utilisent pas de déjections animales. Le rapport masse/volume des matières étudiées ici n'ayant pas été évalué et étant très variable d'une matière à l'autre, il ne nous est pas possible de comparer les prix de ventes entre les effluents d'élevage, les matières issues du recyclage des déchets urbains et les produits commerciaux.

Enfin, il serait nécessaire de comprendre les effets du mode d'apport au trou ou en planche de la matière organique sur la dynamique de libération des éléments et la nutrition des plantes. Une analyse à ce sujet sur l'effet de dose croissante en incubation et en station expérimentale) permettrait de préconiser le mode d'apport appropriée aux matières organiques pour optimiser la fertilisation des sols et des cultures. Si l'apport localisé permet la couverture d'importantes

surfaces avec peu de fumier, la technique pourrait être plus largement adoptée par les producteurs dont les ressources en MO sont limitées ou les producteurs colonisant les « tanety » peu fertile.

CHAPITRE 3 : DYNAMIQUE DE TROIS MATIERES ORGANIQUES : FUMIER, COMPOST ET TERREAU DANS UN FERRALSOL. EFFET DES QUANTITES APPORTEES EN RELATION AVEC LA QUALITE DES MATIERES ORGANIQUES.

3.1. Introduction

Dans les pays en développement, les pratiques agricoles de fertilisation et d'amendement des sols cultivés sont traditionnellement basées sur le recyclage de matières organiques. Il est montré par ailleurs l'importance de l'entretien du statut organique des sols tropicaux pour maintenir durablement leur qualité et leur capacité de production, mais également pour valoriser au mieux les techniques d'intensification telle que l'utilisation d'engrais chimiques. Les matières organiques introduites dans un sol sont une source d'éléments nutritifs disponibles pour les plantes et les organismes vivants dans le sol, et permet ainsi d'entretenir son stock de matière organique et la vie biologique du sol. La minéralisation des matières organiques dans le sol est un processus complexe pour lequel interviennent les conditions environnementales (température, porosité des sols, propriétés chimiques), les organismes vivants du sol (plante, microorganismes, faune du sol), et la nature des matières organiques. De ces interactions entre paramètres qui peuvent varier au cours du temps et dans l'espace, sont déterminées les quantités de nutriments disponibles pour les plantes. La complexité des interactions doit être prise en compte pour comprendre la minéralisation d'une matière organique apportée au sol. Ainsi, le phénomène du «priming effect» d'une matière organique apportée, est exemplaire à ce titre. Ce processus qui se traduit par une sur-minéralisation apparente est expliqué par des interactions entre microorganismes aux comportements physiologiques différents et des apports de matières organiques exogènes plus ou moins dégradables. (Kuzyakov et al., 2006 ; Kuzyakov et Bol, 2006) définissent ainsi une succession de 4 phases lors d'un apport organique dans un sol.

(1) l'apport d'une matière organique facilement utilisable est préféré par les microorganismes actifs du sol entrainant ainsi une diminution de la minéralisation de la matière organique native du sol ;

(2) si l'apport organique est suffisant, la biomasse microbienne active qui profite de cet apport organique exogène présente ainsi une forte croissance, c'est une phase d'activation microbienne ;

(3) quand l'apport organique exogène facilement utilisable est consommé alors les microorganismes actifs se tournent vers la matière organique native du sol la plus utilisable ;

(4) Enfin, un équilibre entre microorganismes et matières organiques du sol plus ou moins utilisables se reconstitue à l'image de l'état initial. C'est la phase de déclin de l'activité microbienne qui peut prendre en fonction de la nature des microorganismes et de la matière organique de quelques jours à plusieurs semaines.

Les études théoriques démontrent que les prédictions de la minéralisation des matières organiques sont qualitativement meilleures si on introduit un contrôle de la décomposition des matières organiques par la diversité et la quantité des microorganismes du sol (Fontaine et Barot, 2005 ; Manzoni et Porporato, 2009). De nombreuses études sur les fertilisants ou amendements organiques ont concerné l'effet de l'origine, de la nature et ou des processus de fabrication des matières organiques utilisées (Bernal et al., 1998 ; Busby et al., 2007 ; Thuriès et al., 2002 ; Tognetti et al., 2008). D'autres études ont montré l'interaction dans les caractéristiques des matières organiques apportées avec la texture des sols sur lesquels elles sont appliquées (Pedra et al., 2007; Abiven, 2004). Leur valeur agronomique est alors évaluée par divers indicateurs mesurés qui vont de l'analyse chimique du produit à son évolution au cours d'une incubation in vitro dans un sol de référence (Francou, 2003; Francou et al., 2005). Cependant, l'analyse des pratiques traditionnelles agricoles dans les pays tropicaux montre une diversité non seulement de la qualité des produits utilisés mais également dans leurs modes d'apport au sol. Ces matières organiques peuvent être broyés ou non, enfouis ou demeurer en surface, apportés localement ou épandus sur le champ. Ainsi, des techniques d'apport localisé au niveau de la plante sont répandues dans les agrosystèmes des pays en développement facilitées par des pratiques agricoles généralement manuelles. La pratique du « zaï » dans les zones arides sub sahariennes en est une illustration. Cette pratique associe un contrôle de l'alimentation en eau et celui de la fertilisation nutritive au niveau de la céréale cultivée. Cette pratique participe à la sécurité alimentaire d'une population dans une situation de risque climatique et socio-économique élevée. De même, dans ces zones semi-arides, seul un parcage prolongé d'animaux domestiques, et donc un dépôt de fèces conséquent sur une zone bien délimitée permet d'assurer un arrière effet suffisamment long pour les plantes cultivées (Freschet et al., 2008). Notons enfin que cette question renvoie également au rôle de l'organisation spatiale entre organismes, ressources organiques et minérales et habitats environnementaux dans le fonctionnement durable des sols et au-delà des écosystèmes notamment en zone tropicale (Masse et al., 2007). Par exemple, dans les savanes de Côte d'Ivoire, la production primaire des savanes sur des sols naturellement peu fertiles d'un point de vue physico-chimiques s'expliquerait par la concentration spatiale des éléments nutritifs et

la faculté des plantes à exploiter efficacement ces zones grâce à des stratégies d'exploration du sol par le système racinaire (Abbadie et al., 1992 ; Mordelet et Menaut, 1997). L'apport localisé permet de donner directement à la plante les éléments nutritifs dont elle a besoin. Les quantités de matières organiques nécessaires par unité de surface peuvent être réduites ce qui est non négligeable dans des conditions de pénurie en matières organiques fertilisantes. Peu d'études sur la dynamique d'apports organiques dans les sols ont abordées la question sous l'angle de la technique de l'apport localisé dans les sols. Dans un modèle simplifié, on peut assimiler un apport localisé à l'introduction dans un sol d'une quantité élevée de matière organique par unité de surface ou par unité de masse de sol. On peut alors se poser la question sur les processus de minéralisation qui adviennent dans cette situation de forte concentration d'une ressource organique par rapport à la biomasse microbienne du sol ainsi que vis-à-vis de la minéralisation de sa matière organique native. De même, les conditions environnementales qui régissent les interactions entre matière organique et biomasse microbienne peuvent être modifiées et agir en retour sur la dynamique des nutriments et du stockage de matière organique dans les sols.

Une première approche pour répondre à ces questions est d'observer la minéralisation de matières organiques apportées à des doses croissantes dans un sol incubé dans des conditions contrôlées du laboratoire. Busby et al. (2007) ont suivi la minéralisation de matières organiques issues de déchets municipaux compostés ou non dans deux types de sol ; ils ont appliqué des quantités apportées selon un gradient allant de 1 à 8. Ils observent un taux de minéralisation inversement proportionnel à la quantité de carbone organique apportée quelque soit le type de sol mais uniquement pour des matières organiques brutes telle que des déchets municipaux qui n'ont pas subis de compostage préalable. En revanche, pour des matières compostées, le taux de minéralisation du C n'est pas affecté par le temps d'incubation, le type de sol ou la dose d'application.

Ce travail a pour objectif d'étudier la minéralisation de matières organiques apportées dans un sol en fonction des leurs caractéristiques et des quantités apportées. Ce travail présente les résultats de deux expérimentations in vitro de sols incubés avec des matières organiques à dose d'apport croissante. La première expérimentation analyse les dynamiques de minéralisation du carbone et de l'azote organique. Une deuxième expérimentation répétée dans les mêmes conditions a permis de mesurer l'évolution de la biomasse microbienne au cours de l'incubation.

3.2. Matériels et méthodes

3.2.1. Sol incubé

Le sol de référence utilisé pour les incubations a été prélevé sur le site expérimental de
Lazaina où sont menées des expérimentations au champ d'apport de matières organiques. Le

climat du site de prélèvement des sols est de type tropical d'altitude Dix points de prélèvements répartis au hasard dans la parcelle sont identifiés ; les échantillons de sol (0-20 cm de profondeur) sont prélevés et mélangés. Au laboratoire, le sol est séché à l'air ; les résidus végétaux sont extraits ; le sol est tamisé à 2 mm et conservé à l'air ambiant. Le prélèvement a été effectué sur une parcelle non cultivée depuis plus de trente ans. La végétation est une pseudosteppe. Le sol est un ferralsol (classification FAO). Les caractéristiques physico-chimiques du sol sont présentées dans le tableau 2 14.

Tableau 2.14 : Caractéristiques physico-chimiques du sol utilisé pour les incubations.

Paramètre Unité Ferralsol de Lazaina

Argiles g.100g-1 32.9

Limons fins g.100g-1 3.5

limons gros g.100g-1 2

sables fins g.100g-1 10

sables grossiers g.100g-1 48.1

pH H2O 7.21

pH KCl 6.59

N(NO3) mg.kg-1 1.27

N(NH4) mg.kg-1 18.8

Azote mg.g-1 1.46

Carbone mg.g-1 21.55

C/N 14.8

P total mg kg-1 275

P assimilable mg kg-1 9.6

Ca meq.100g-1 0.41

Mg meq.100g-1 0.21

Na meq.100g-1 0.02

K meq.100g-1 0.12

CEC meq.100g-1 8.88

3.2.2. Résidus organiques testés

Trois résidus organiques ont été testés en incubation. Ces matières organiques sont également l'objet d'une expérimentation au champ sur leur effet sur une production de Maïs.

- Un fumier de bovin provenant d'une exploitation agricole où des animaux sont en stabulation sur une litière composée essentiellement de paille de riz. Le mélange de fécès et

de paille est ramassé régulièrement et stocké dans une fosse fumière. Le prélèvement a été effectué dans une fosse où le fumier était stocké depuis 3 à 6 mois.

- Le terreau de la décharge de déchets solides urbains d'Andralanitra. Un produit du criblage des déchets prélevés dans les zones de stockage des déchets urbains les plus anciennes (jusqu'à 40 ans) est commercialisé comme fertilisants par des petits artisans. On considère que ce sont des déchets urbains solides ayant subi un compostage naturel.

- Le compost Zinabio est un compost fabriqué par « Vohitra environnement » une petite entreprise privée. Il est composé de déchets d'abattoir (93,5%), sciure de bois (2,6%), de déchets verts (1,3%) et de refus (2,6%). La température du mélange est suivie quotidiennement et permet de définir la maturité du compost. Le temps de compostage dure environ 21 jours. Le compost est régulièrement arrosé et retourné.

Tableau 2.15. Caractéristiques chimiques des résidus organiques

Paramètre

Unité

Terreau

Fumier

Compost

NO3

ug.g-1

 
 
 

NH4

ug.g-1

 
 
 

Azote total

g.100g-1

0,76

1,2

1,046

Carbone

g.100g-1

17,09

30,79

18,23

C/N

 

22,5

25,7

17,5

P total

mg kg-1

3287

2242

6162

P assimilable

mg kg-1

 
 

9.6

Fractionnement biochimique

 
 
 
 

Cellulose

%

4,92

34,23

20,08

Hémicellulose

%

3,52

38,94

15,45

Lignine

%

53,52

15,21

38,18

Quantité apportée

ug M.S.g-1Sol

 
 
 

Dose 0.5

ug.g-1

53,5

14,5

16,5

Dose 1

ug.g-1

107,5

29

32,5

Dose 1.5

ug.g-1

161

43,5

49

Dose 3

ug.g-1

322,5

87

98

3.2.3. Protocole d'incubation

3.2.3.1. Incubation en milieu contrôlé 1

Les résidus organiques broyés à 2 mm ont été apportés dans 20 g de sol sec broyé à 2 mm. Pour cette première expérimentation, les quantités apportées testées sont basées sur les doses testées au champ. La dose de référence est calculée pour un apport moyen de fumier dans les systèmes de culture de notre région de référence autour d'Antananarivo. Cette dose

correspond à 7,5 t.ha-1 de fumier. Les équivalences en masse de C organique ont été calculées et constituent la dose 1. Les autres doses testées correspondent à un facteur multiplicatif de 0,5 ; 1,5 et 3 de la dose 1. Ces sols incubés avec ces quantités croissantes d'apport organique ont été comparés à un sol incubé sans apport organique. Les quantités de carbone organique apportées par gramme de sol sont donc de 5 ug C.g-1, 10 ug C.g-1, 15 ug C.g-1et 29 ug C.g-1 respectivement pour les doses 0 ; 0,5 ; 1 ; 1,5 et 3. Le temps d'incubation est de 60 jours. La température d'incubation était de 28°C. Au cours de la durée d'incubation, les quantités de CO2 dégagé ainsi que l'évolution de la concentration en azote minéral ont été mesurées.

3.2.3.2. Incubation en milieu contrôlé 2

Pour la deuxième expérimentation réalisée en 2009 dans le même laboratoire et dans les mêmes conditions environnementales, le protocole a été simplifié avec des quantités de matière organique apportées correspondant des doses de 0,01 ; 0,1 et 1 g de carbone de matière organique pour 100 g de sol. La minéralisation du carbone organique a été suivie ainsi que la biomasse microbienne mesurée au cours du temps.

3.2.4. Mesures réalisées

Le mélange sol-résidu organique est placé dans un pilulier après avoir été humidifié avec une quantité d'eau correspondant à la quantité nécessaire pour obtenir une humidité du sol à 80% de la capacité au champ. Chaque pilulier est placé dans un bocal de 1L accompagné de deux autres piluliers contenant d'une part de l'eau pour maintenir l'atmosphère du bocal à une humidité constante et d'autre part de la soude pour la mesure du CO2 dégagé.

La durée des incubations est de 60 jours pour la première série et 53 jours pour la deuxième série. Les bocaux sont placés à l'obscurité à une température de 28°C. L'humidité des mélanges est contrôlée et ajustée si nécessaire durant toute la durée des incubations. Trois répétitions sont réalisées pour chaque mélange et pour le témoin (sol seul).

Pour mesurer la minéralisation de l'azote organique, on a multiplié le nombre de bocaux en autant de dates de mesure pour l'azote minéral ou pour la biomasse microbienne. Les mesures ont été faites à 2, 7, 14, 28, 41 et 60 jours d'incubation pour la première expérimentation où la minéralisation de l'azote organique a été suivie. Au cours de la deuxième série d'incubations, les mesures ont été réalisées après 7 jours, 14 jours et à 45 jours d'incubation pour mesurer la biomasse microbienne.

Photo 2.4.a. Bocaux CO2 pendant le changement soude

Photo 2.4.b : Incubation CO2 et N minéral

3.2.4.1. Mesure de CO2 respiré

La minéralisation du C est mesurée par piégeage de CO2 dans la soude (Freijer et Bouten, 1991). Des flacons contenant 20 ml de NaOH 1M sont placés dans les bocaux d'incubation. Les tubes sont prélevés à des dates régulières (2, 7, 14, 21, 28, 41, 60 jours) et renouvelés avec de la soude fraîche. Des blancs permettent de tenir compte de la carbonatation initiale de la soude. En attendant d'être analysés, les flacons sont stockés dans les dessiccateurs, empêchant toute contamination atmosphérique. La quantité de carbone contenue dans la soude est mesurée par colorimétrie en flux continu (appareil SKALAR). Le CO2 dégagé et dissout dans la soude par addition d'acide sulfurique 0.5 M provoque une diminution de pH d'une solution tampon de carbonates (Na2CO3 et NaHCO3) colorée à la phénophtaléine entraînant une décoloration dont l'intensité est mesurée à 550 nm. Les résultats à la sortie de l'analyseur en flux continu donnent la quantité de CO2 dans la solution de soude en mgi1

3.2.4.2. Mesure de NH4 et NO3 dégagé

La mesure de l'azote minéral est réalisée par extraction au KCl 1M de 10 g de sol frais (agitation de 60 minutes à 52 tours.min-1, rapport sol/solution : 1/1). Les concentrations en NH4 + et NO3 - dans la solution KCl sont analysées par colorimétrie en flux continu (Skalar).

Photo 2.5.a Agitateur Photo 2.5 b: Skalar CO2, NO3, NH4

3.2.4.3. Mesure de la biomasse microbienne

La biomasse microbienne a été déterminée par la méthode fumigation-extraction, (Chaussod, 1988) : fumigation par des vapeurs de chloroforme pendant 16 heures à 20°C, extraction par agitation de 40 mn dans K2SO4 0,05 N (rapport sol/solution = 1/5), centrifugation 10 mn, dosage du carbone organique par oxydation persulfate-U.V. (appareil Dorhmann DCSO). Le carbone extractible microbien (E.C.) est égal au supplément de carbone extrait dans les échantillons fumigés par rapport aux échantillons témoins, non traités par le chloroforme. E.C. est une proportion sensiblement constante, quel que soit le type de sol, de la biomasse microbienne (Vance et al., 1987) : biomasse = E.C. / 0,38 sont donnés en mg C kg-1 sol sec.

3.2.5. Analyses statistiques des données

Tous les tests statistiques ont été réalisés à l'aide du logiciel XLSTAT version 7. Pour comparer l'effet du facteur nature d'apport organique exogène et du facteur quantité d'apport organique sur la respiration des échantillons de sol et sur la minéralisation d'azote, nous avons procédé à des tests ANOVA: le test ANOVA de Kruskal-Wallis par rangs. Les tests sont jugés significatifs si p<0.001.

3.3. Résultats

3.3.1. Minéralisation du carbone organique

Terreau

Fumier

a b

Compost

c

Figure 2.9 : Flux de CO2 de sols incubés avec des quantités variables (0, 0,5, 1 1,5 et 3 fois) de matières organiques (terreau, fumier et compost). Les barres d'erreur représentent la standard error (n=3).

La figure 2.9 représente le flux de CO2 au cours de l'incubation de sols mélangés avec les matières organiques testées selon un gradient de quantité apportée. Les flux les plus élevés sont observés au 2ème jour d'incubation quelque soit la quantité et le type de matière organique apportée. Une analyse de variance des flux de CO2 à 2 jours d'incubation indique une interaction significative entre la dose d'apport et le type de matière organique. L'effet sur le flux à 2 jours d'incubation est significativement supérieur à partir de la dose 1,5 pour terreau, la dose 1 pour compost, la dose 0,5 pour fumier par rapport au flux mesuré pour un sol incubé sans apport organique. La relation entre quantité de matière organique apportée et flux de CO2 à 2 jours d'incubation n'est pas linéaire.

Au-delà du 2ème jour d'incubation, les quantités journalières de CO2 dégagé diminuent. Quelque soit le nombre de jour d'incubation, les effets « dose » et « nature » de la matière organique interagissent sur les flux de CO2 (p<0.001). La moyenne de CO2 dégagé quotidiennement par le sol sans apport organique diminue régulièrement pour atteindre une valeur quasiment nulle à partir du 42ème jour d'incubation. Les flux moyens mesurés à partir du 7ème jour d'incubation fluctuent autour d'une valeur moyenne de 28 ug C-C02.g-1.j-1 pour les traitements terreau et compost sans évolution significative au cours du temps. Pour les sols incubés en présence de terreau, l'effet sur les flux moyens de CO2 de la dose d'apport est significatif après 21 jours d'incubation ; le flux de CO2 est significativement plus élevé pour la dose la plus forte (dose 3). La même observation est faite sur les flux moyens de CO2 mesurés sur les sols incubés avec compost où l'effet « dose d'apport » est significatif pour les apports organiques les plus élevés (dose 1,5 et 3). Pour les sols incubés avec fumier, après le pic de respiration du second jour, les flux de CO2 diminue autour d'une moyenne de 60 ug CC02.g-1.j-1 (Figure 2.9 b). L'apport de fumier, même à faible dose (dose 0,5) implique des flux moyens de CO2 significativement supérieurs à ceux mesurés sur les sols sans apport organique mais également ceux contenant les deux autres matières quelques soit la durée d'incubation. Pour ce traitement fumier, l'augmentation de la dose d'apport induit un gradient bien marqué des flux de CO2 de la dose 0.5 à la dose 3 tout au long de la durée d'incubation (Figure 2.9).

Figure 2.10 : CO2 dégagé de sols incubés après 60 jours d'incubation en fonction de la quantité de matière organique apportée (Terreau de la décharge d'Andralanitra, fumier et compost de déchets verts et d'abattoirs).

La figure 2.10 représente les quantités cumulées de CO2 dégagées après 60 jours d'incubation. Cette quantité est mise en relation avec les quantités de carbone organique apporté sous différentes natures. La quantité de CO2 dégagé après 60 jours d'incubation croit de façon linéaire en fonction de la quantité de carbone organique apportée sous forme fumier : le CO2 respiré après 60 jours d'incubation croît de la dose d'apport 0 à 3 à raison de 0,18 ug C-CO2. Si ce coefficient est identique pour les sols incubés avec terreau et compost jusqu'à la dose 0,5, il diminue fortement au-delà de cette dose d'apport pour s'établir à 0.03 ug C-CO2 pour ces deux matières organiques qui ne présentent pas de relations significativement différentes entre la quantité de CO2 dégagé après 60 jours d'incubation et la quantité de carbone organique apporté.

Figure 2.11: C-CO2 respiré après 60 jours par unité de C apporté sous forme organique en fonction de la quantité de C organique apporté.

Après avoir soustrait la quantité de CO2 dégagé d'un sol incubé sans apport, on a calculé le rapport de carbone dégagé sous de CO2 sur la quantité de carbone organique apporté sous forme de matière organique. La figure 2.11 représente la relation entre le taux de carbone organique apporté minéralisé et la dose d'apport de carbone organique. La part minéralisé du carbone organique à 60 jours n'est pas constante en fonction des doses d'apport. Pour la dose la plus faible 0,5, le taux de carbone minéralisé n'est pas significativement différent entre les types de matière organique (moyenne de 26%). Au-delà de cette dose d'apport, ce ratio diminue et s'établit respectivement à une moyenne de 6.7% pour les traitements terreau et compost et 18% le traitement fumier.

3.3.2. Minéralisation de l'azote organique

Compost Fumier Terreau

NO3

NH4

jours

jours

NO3+NH4

jours

jours

jours

jours

jours

jours

jours

Figure 2.12: Azote minérale en fonction du nombre de jours d'incubation pour des doses d'apport croissantes et 3 types de matières organiques.

Dans les sols sans apport organique, 96 à 98% de l'azote minéral est sous forme ammoniacal durant toute la durée de l'incubation (Figure 2.12). L'azote minéral a augmenté en moyenne de 35,5% entre le 2ème et le 60ème jour de l'incubation.

Les teneurs en nitrate les plus élevées sont mesurées dans les sols incubés avec les matières organiques compost (84 ug N-NO3.g-1) et terreau (11 ug N-NO3.g-1). Elles sont systématiquement supérieures aux teneurs mesurées dans les sols sans apport et sont positivement corrélées à la dose d'apport de compost et terreau quelque soit le nombre de jour d'incubation. Sur la durée d'incubation, la tendance est à l'augmentation des teneurs en NO3 ; ces teneurs sont au 60ème jour d'incubation significativement supérieure aux teneurs mesurées au 2ème jour d'incubation, avec une augmentation de 50% et de 71% respectivement pour les sols avec apport de compost et terreau. Dans les sols incubés avec fumier, les teneurs en nitrate demeurent très faibles tout au long de l'incubation et légèrement supérieures aux teneurs mesurées dans les sols sans apport. Une augmentation significative par rapport au sol sans apport n'est mesurée qu'au 60ème jour d'incubation.

Les teneurs en ammonium varient au cours de l'incubation de 25 à 39 ug NH4.g-1 dans les sols sans apport organique (Figure 2.12). Dans les sols avec fumier aux doses d'apport les plus élevées (1,5 et 3), les teneurs en NH4 sont significativement plus faibles que les teneurs mesurées dans le sol sans apport. Ces teneurs en NH4 diminuent jusqu'au 21ème jour d'incubation puis une augmentation pour aboutir à 60 jours d'incubation avec des teneurs proche de celles mesurées dans les sols sans apport organique. La même tendance est observée pour les sols avec terreau pour lesquels les teneurs en NH4 sont plus faibles pour les doses d'apport les plus élevées dès les premiers jours d'incubation. En revanche, pour les sols avec compost, les teneurs en NH4 sont significativement plus élevées que les sols sans apport également dans le cas des doses d'apport élevées 1,5 et 3. Concernant ces deux matières organiques, les observations faites sur la dynamique de l'ammonium peuvent être reprises pour la dynamique de l'azote minéral total, étant donné que le teneur relativement faible en nitrate dans les sols incubés avec fumier et terreau. Dans les sols avec compost, le bilan de l'azote minéral NO3 + NH4 indique des teneurs significativement plus élevées par rapport au sol sans apport quelque soit la quantité de matière organique apportée. Cette différence est d'autant plus importante que la durée d'incubation et la dose d'apport augmente.

3.2.2. Expérimentation 2

3.2.2.1. Respiration

Terreau

Fumier

Compost

Figure 2.13 : Respiration de sols incubés avec des apports organiques (terreau, fumier et Compost) aux doses de 0, 0.01, 0.1 et 1 mg C.100 g-1.

L'évolution du CO2 dégagé par les sols incubés avec terreau, fumier et compost à des doses croissantes de 100, 1000 et 10000 ug C. g Sol-1 est conforme à ce qui est décrit pour la première expérimentation. Quelque soit la durée d'incubation, la qualité de la matière organique introduite et la dose d'apport interagissent sur la quantité de CO2 produite. Le CO2 dégagé et cumulé augmente jusqu'au 21ème puis l'accumulation se ralentit avec des flux de

CO2 les plus faibles voire pratiquement nuls pour les sols sans apport organique ou avec des apports faibles de terreau ou compost (dose 100 ug C. g. Sol-1). Après 60 jours d'incubation, les quantités de CO2 dégagé les plus élevés sont mesurées pour les sols incubés avec fumier, avec une augmentation par rapport à la respiration d'un sol sans apport de 54% (p = 0.003) et de 447% (p =0.004) respectivement pour les doses d'apport 1000 et 10000 ug C. g Sol-1. Sur les sols incubés avec terreau et compost, l'effet de la dose d'apport 1 est significatif avec des augmentations de l'ordre de 41% (p =0.004) et 136% (p =0.005) respectivement pour ces deux matières organiques. Après 60 jours d'incubation, les taux de minéralisation de la matière organique apportée significatifs sont de 0,37 ; 0,07 et 0,025 g C-C02.g-1C AO respectivement pour les doses d'apports 100, 1000 et 10000 ug C. g Sol-1 de terreau apporté ; de 0,33 ; 0,27 ; 0,025 g C-C02.g-1C-AO respectivement pour les doses d'apports 100, 1000 et 10000 ug C. g Sol-1 de fumier apporté ; et de 0, 0,19 et 0,06 g C-C02.g-1C-AO respectivement pour les doses d'apports 100, 1000 et 10000 ug C. g Sol-1 de compost apporté.

3.3.3. Biomasse microbienne

Tableau 3.3: Biomasse microbienne des sols incubés avec fumier, terreau et Compost à dose croissante et à différente date d'incubation.

OM

Taux de MO apportée

BM ug C. g-1

 
 
 
 

7d

14d

45d

Control

0

14.6 #177; 2 F

 

24.4 #177; 2.5 B

Terreau

0.01

17.2 #177; 0.5 EF

13.9 #177; 1.2 E

23.2 #177; 0.3 B

 

0.1

22.6 #177; 1.2 CDE

14.9 #177; 0.9 E

23.3 #177; 1.3 B

 

1

29.1 #177; 0.6 BCD

14.5 #177; 0.3 E

23.2 #177; 3.1 B

Fumier

0.01

31.2 #177; 2.2 BC

90.1 #177; 0.8 BC

22.4 #177; 1.3 B

 

0.1

35.3 #177; 2.2 AB

99.9 #177; 0.8 AB

25.1 #177; 1.3 B

 

1

32.8 #177; 1.2 B

140.7 #177; 19.9 A

49.1 #177; 1.5 A

Compost

0.01

21.1 #177; 0.6 DE

25.9 #177; 1.1 D

26.2 #177; 0.7 B

 

0.1

21.2 #177; 0.6 DE

24.4 #177; 1.1 D

27 #177; 0.7 B

 

1

48.6 #177; 5.9 A

63.3 #177; 3.5 C

65.4 #177; 6.4 A

ANOVA

 

< 0.0001

< 0.0001

< 0.0001

La biomasse microbienne mesurée à 7 jours d'incubation est significativement supérieure dans les sols incubés avec les produits résiduaires organiques par rapport à la biomasse microbienne mesurée dans le sol sans apport organique. Cette différence augmente avec la dose d'apport de Corg pour les sols incubés avec terreau et compost. Si cette différence est significative pour les sols incubés avec fumier, la dose d'apport de fumier n'a pas d'effet sur la biomasse microbienne à 7 jours. Alors que le fumier implique des biomasses microbiennes

supérieures aux autres matières pour les doses d'apport faible (0,01 et 0,1), le compost a en revanche un effet significatif sur la biomasse microbienne à la dose la plus élevée (1) après 7 jours d'incubation.

A 14 jours, la biomasse microbienne sur le sol sans apport n'a pu être mesurée. Les biomasses microbiennes dans les sols incubés avec terreau demeurent à un niveau équivalent à celle mesurée dans les sols sans apport à 7 jours d'incubation. Les biomasses microbiennes mesurées dans les sols avec les apports de compost sont également à des niveaux identiques à celle mesurée à 7 jours : on note une légère augmentation pour la dose la plus élevée. L'effet le plus marquant est observé sur les sols incubés avec fumier où les biomasses microbiennes augmentent fortement atteignant les valeurs maximales mesurées au cours de cette expérimentation. Cette augmentation est significative également pour les doses d'apport de fumier très faibles (0.01 et 01).

A 45 jours d'incubation, les biomasses microbiennes augmentent légèrement sur les sols incubés avec terreau, sans effet de la dose d'apport. Ces biomasses sont restés identiques dans les sols avec compost avec une augmentation significative pour la dose d'apport la plus élevée (1). La quantité de C microbien a fortement diminué sur les sols avec fumier ramenant la biomasse microbienne à des valeurs équivalentes à celles mesurées dans les autres traitements pour les doses d'apport les plus faibles ; la biomasse microbienne mesurée pour la dose d'apport la plus élevée est toujours significativement supérieure à celle observée pour les doses d'apport les plus faibles.

3.4. Discussion

3.4.1. Minéralisation du carbone organique

L'apport des matières organiques exogènes dans le sol a induit un dégagement de CO2 significativement supérieur à celui produit par un sol sans aucun apport organique. Les matières organiques exogènes contiennent une concentration en C organique facilement dégradable qui permet le développement de l'activité microbienne du sol provoquant un surplus de dégagement de CO2. Les courbes de CO2 respiré par des sols avec ou sans apport de produits organiques, conformes à celles obtenues par de nombreux auteurs avec des expérimentations similaires (Levi-Minzi et al., 1990; Parnaudeau et al., 2004; Pedra et al., 2007; Thuriès et al., 2002; Tognetti et al., 2008), présentent un pic de flux de CO2 au deuxième jour d'incubation qui correspond à un « flush » de minéralisation liée à l'apport des produits organiques et à l'humidification du mélange sol et matière organique (Hermann et Witter, 2002 ; Bernal et al., 1998 ). Ce flush de minéralisation, observé pour les trois matières organiques, est significatif à partir des doses d'apport 0.5, 1 et 1.5 respectivement pour les matières organiques terreau, compost et fumier. En revanche, quelque soit la matière organique apportée, le flush de minéralisation se situe au même niveau pour les doses les plus

élevées. On a donc dans un premier temps pour des apports faibles en terme de C organique une limitation liée à la qualité de la matière organique puis si l'on augmente la quantité de C organique une limitation du flux journalier de CO2 qui n'est pas déterminée par le type de matière organique, avec un effet de seuil pour des matières organiques du type compost ou terreau. Il est admis qu'au cours d'une incubation in vitro, le premier pic de CO2 entre 0 et 48h est une réponse à la décomposition de composés solubles facilement décomposables (sucre simple, acide aminé, phénol soluble...). Un autre processus qui n'est pas pris en compte est le priming effect tel que le décrive Fontaine et al (2004) qui est une accélération de la minéralisation de la matière organique native par l'apport à la suite de l'apport de composés riches en énergie potentiellement exploitable par les microorganismes. Par ailleurs, un substrat comportant plusieurs sources de carbone stimule plus la communauté microbienne qu'un substrat composé d'un seul composé organique. En d'autre terme, ce ne serait pas la quantité de carbone organique qui serait mis en jeu au début de l'incubation mais bien la diversité des sources de carbone organique (Meli et al., (2003).

La différence dans la composition biochimique entre fumier d'une part et compost et terreau d'autre part se situe surtout sur la proportion du compartiment HEM et CEL qui est largement plus élevée pour fumier et quasiment absent de terreau. Le compartiment HEM considéré comme faisant partie des composés facilement minéralisables (Thuriés et al, 2002) expliquerait la différence de dynamique entre les trois matières. La quasi absence de composés dans le compartiment HEM et CEL dans le terreau, et une diversité moindre des sources organiques expliqueraient le faible flush de minéralisation avec l'apport de terreau à dose faible.

Avec les doses d'apport organique élevées, les quantités de composé facilement minéralisable augmentent. Or, le flux CO2 apparaît être limité même pour des apports conséquents. Ceci indiquerait une limitation de l'activité microbienne. Plusieurs hypothèses explicatives peuvent être émises. La minéralisation des matières organiques serait limitée par les microorganismes eux-mêmes, ne pouvant notamment pas fournir suffisamment d'exoenzymes nécessaires à la dégradation des composés organiques. Manzoni et Porporato (2007) ont montré l'intérêt d'introduire dans les modèles mathématiques de minéralisation de la matière organique à la fois un facteur intrasèque de décomposabilité des matières organiques mais également un coefficient simulant une limite de cette décomposabilité par la biomasse microbienne. Ceci est, selon ces auteurs, d'autant plus important pour une simulation de la dynamique à des petites échelles de temps et d'espace. La disponibilité en nutriments est nécessaire au développement de la biomasse microbienne. L'azote est le nutriment le plus pris en compte dans les modèles de dynamique des matières organiques. Le fumier et le terreau contiennent très peu d'azote minéral, ce qui peut contraindre la croissance microbienne. En revanche, le compost comparativement au terreau est plus riche en azote minéral pouvant ainsi accompagner le développement des microorganismes bien que ces deux matières présentent

une qualité organique proches notamment dans les composés les plus difficilement minéralisables. L'effet de l'apport « massif » de matières organiques a pu modifier les interactions entre les matières organiques apportées et le sol. On peut ainsi émettre l'hypothèse que l'augmentation des apports organiques accentuerait le phénomène de priming effect. Ainsi, après un certain seuil d'apport, les quantités de composés organiques riches en énergie seraient alors suffisantes pour enclencher une activation de la biomasse microbienne s'attaquant à la matière organique native du sol, et de manière concomitante les flux de CO2. Il est également possible que les microorganismes contenus dans les matières organiques apportées pourraient prendre de l'importance et interagir avec ceux issus du sol. Fontaine et Barot (2005) ont montré l'importance de la prise en compte de la diversité microbienne dans les modèles de dynamique des microorganismes du sol. Enfin, les conditions environnementales dans le mélange sol et matière organique ont pu agir sur la minéralisation du carbone organique. Notamment l'apport d'un composé riche en éléments non organiques comme terreau a pu changer les conditions d'humidité du mélange et agir sur l'activité microbienne.

Au-delà du deuxième jour, les flux de CO2 ont diminué et se sont maintenus à un niveau pratiquement constant jusqu'au 60ème jour d'incubation quelque soit le sol incubé et la matière importée. Cependant quelque soit la matière organique, le flux de CO2 est supérieure au flux mesuré avec le sol sans apport. Avec fumier, il existe une corrélation positive entre le flux de CO2 et la quantité de matière organique apportée, alors que pour les autres matières organiques, l'effet dose sur le flux de CO2 est limité. Cette période au cours de l'incubation permet l'établissement d'un équilibre entre microorganismes et matières organiques du sol plus ou moins utilisables (Kuzyakov et Bol, 2006). Le fumier est la matière qui contient les proportions les plus importantes de composés minéralisables (HEM et CEL) qui peuvent maintenir un flux de CO2 relativement élevé, et proportionnel à la quantité de matières présentes. Le compost et le terreau apportent proportionnellement plus de composés difficilement minéralisables, ce qui accélèrerait le déclin de l'activité microbienne.

Taux de minéralisation de carbone

Dans cette étude, deux observations concernant l'évolution du taux de minéralisation en fonction de la quantité de carbone organique apportée ont été faites.

· A la dose la plus faible (0,5), les taux de minéralisation sont identiques quelque soit le type de matière organique.

· Puis si on augmente la dose d'apport, et quelque soit la matière organique, le taux de minéralisation diminue avec les quantités apportées ; les matières les plus stables présentant des diminutions du taux de minéralisation les plus importantes.

Si l'on considère que le taux de minéralisation est lié à la quantité de carbone facilement minéralisable, et que cette part facilement minéralisable soit effectivement totalement minéralisée, on devait s'attendre à ce que le taux de minéralisation soit constant quelque soit la quantité apportée. Or, les résultats ont montré, bien que les quantités de CO2 dégagées augmentent, le taux de minéralisation diminuent en fonction de la quantité de matière organique apportée quelque soit le type d'apport organique. On a donc un déficit de minéralisation au fur et à mesure que la quantité de matière organique apportée augmente. Busby et al (2006) ont obtenu des résultats similaires dans le cas de déchets d'ordure ménagère non compostées et associées à un sol riche en carbone et en azote organique, comparativement à des déchets organiques compostées ou si les matières organiques sont apportées à un sol avec une faible teneur en matière organique native. Pour ces auteurs, l'augmentation de la matière organique implique des besoins croissants en azote, qui s'ils ne sont pas en quantités suffisantes limiteraient la croissance microbienne et la minéralisation du carbone organique. La minéralisation des matières organiques est un processus qui met en jeu des microorganismes qui sont consommateurs d'une ressource organique. Cette ressource leur apporte de l'énergie (liaison carbonée) et des éléments minéraux (par exemple l'azote), dans un environnement qui peut influencer sur les vitesses de réaction chimique (humidité, température, pH).

Dans cette expérimentation, l'activité microbienne est un facteur limitant la respiration à un certain seuil malgré l'augmentation de la matière organique minéralisable. Pour manure, la quantité de biomasse microbienne apportée par la matière (1577 ug biomasse C. g sol-1) est suffisante pour dégrader le carbone organique quelque soit la quantité de carbone organique apporté mais l'activité microbienne est extrêmement limitée par la disponibilité d'azote minéral. Pour le terreau, la quantité de biomasse microbienne apportée par la matière est faible (30 ug biomasse C. g sol-1), par ailleurs, pour les deux matières compostées, (terreau et compost) les composées organiques sont humifiées, la croissance microbienne est limitée par la disponibilité des sources carbonées.

3.4.2. Minéralisation de l'azote organique

Les teneurs en nitrate et ammonium mesurées avec fumier qui sont des produits moins stabilisés sont très faible et inférieur à celle mesurée dans le sol témoin au cours de l'incubation malgré la teneur en N total de 1,28% dans cette matière organique. L'N a pu être immobilisé par la biomasse microbienne pour la dégradation. Cette immobilisation est observée pour les quantités d'apport élevées. L'augmentation de la quantité de fumier apportée augmente la biomasse microbienne, la limitation d'N augmente. Il est donc intéressant d'apporter des fertilisants qui libèrent l'N au moment de l'immobilisation. L'importante immobilisation nette d'azote est observée dans les traitements où le taux de

minéralisation de carbone est élevée (Sall et al., 2007). Une augmentation des teneurs en NO3+NH4 mesurées à partir du 21 ème jour d'incubation qui aboutissent aux teneurs en NO3+NH4 mesurées dans le sol sans aucun apport à 60 jours explique une minéralisation après immobilisation. Cette minéralisation peut provenir de la minéralisation de la biomasse microbienne elle même. Autre hypothèse, comme la déficience en N dans le sol est aussi probablement responsable de l'immobilisation d'azote, l'apport de fumier provoque une immobilisation à court terme mais peut provoquer une libération lente d'N à long terme. Pourtant, la minéralisation d'azote sous forme NO3 et NH4 mesurée dans le traitement avec compost et l'azote sous forme NO3 mesurée dans le terreau, sont significativement plus élevées par rapport à celle mesurée dans le sol sans aucun apport quelque soit la quantité apportée. Le bilan d'azote minéral (NO3+NH4) indique que le compost fournit une source d'azote minéral qui est fonction de la quantité apportée. Tognetti et al (2008) ont également observé que l'apport de compost d'ordure ménagère accroit la quantité d'azote minéral du sol. Des résultats similaires ont été observés par Busby et al (2007) 60 jours après incubation de sol mélangé avec un déchet municipal composté (MWC). La concentration d'azote inorganique obtenu pour MWC est corrélée positivement avec la quantité de C apporté.

Guiraux (1984) et Jacquin et Vong (1990) citées par Jedidi et al, (2002) ; Tognetti et al., (2008) ; Cabrera et al (2005)., Rowell et al.,(2001) ont souligné l'effet du rapport C/N sur la minéralisation d'azote (NOrg). Guiraud (1984) a défini un rapport C/N seuil qui se situait entre 20 et 25, permettant une minéralisation partielle et rapide et une organisation suffisante de l'azote. Jacquin et Vong (1990) ont montré que l'addition de doses croissantes de paille (C/N maximum 25) induit moins de variation sur la cinétique de la réorganisation brute de l'azote. (Tognetti et al., 2008), Cabrera et al., (2005), Rowell et al.,(2001) ont observé une corrélation négative entre N minéral et C/N pour un produit organique composté et un produit organique non composté. En outre, d'autres chercheurs ont soulevé l'effet d'autres caractéristiques des amendements organiques sur la minéralisation de l'azote, notamment la teneur en N total de l'amendement (Muller et al.,1988 ; Douglas et Magdoff, 1991 ; 1994 ; Jedidi et al.,1995), les teneurs en lignine, cellulose et hémicellulose et leurs rapports sur la teneur en azote (Mellilo et al., 1988 ; Muller et al., 1988 ; Fox et al., 1990.; Kachaka., 1993 ; Constantinides et Fownes 1994 ; Jedidi et al.,1995). Dans cette étude, la minéralisation d'azote organique est fonction de la nature et de la quantité d'apport des substances organiques.

3.5. Conclusion

Ces données montrent que la nature et les quantités d'apport affectent les dynamiques de C et N des différents substrats organiques dans une masse de sol ou d'une surface donnée. Le fumier minéralise fortement le carbone apporté quelque soit la dose d'apport. Son incorporation au sol induit un développement d'activité microbienne dégradant la matière

organique facilement métabolisable. 18 à 28% de Corg apportés par le fumier, 6 à 26% de Corg apportés par le compost et 7 à 24% de Corg apportés par le terreau sont minéralisés au bout de 60 jours et il reste 72 à 96% de carbone sous forme organique qui se minéralisent lentement dans ces matières organiques et assurent l'entretien de la matière organique du sol. L'apport en grande quantité dans un sol de façon localisée implique une diminution de taux de minéralisation. Ce qui aurait des conséquences sur la dynamique générale de certaines matières organiques dans un sol. L'apport en quantité importante peut transformer un produit organique peu riche en éléments minéraux en un engrais en concentrant le peu de nutriments fournis par cette matière.

PARTIE 3 :

EFFET DE L'APPORT DE MATIERES

ORGANIQUES SUR LES SERVICES

ECOSYSTEMIQUES LIES A LA PRODUCTION

VEGETALE ET A LA QUALITE DES SOLS DE

« TANETY » MIS EN CULTURE.

CHAPITRE 1 : PRODUCTION VEGETALE SUR UN « TANETY » MIS EN CULTURE AVEC APPORT D'INTRANTS ORGANIQUES

1.1. Introduction

La concomitance de l'accroissement de la demande de biomasse végétale et de la crise environnementale globale est porteuse d'enjeux scientifiques considérables au plan national comme au plan mondial. Cette conjonction requiert notamment le renforcement des approches systémiques et intégratives et des capacités d'innovation. D'une part, les différentes facettes de la crise environnementale, changements climatiques, érosion de la biodiversité, invasions biologiques, compétition pour les usages du sol, tension sur les ressources en eau, dégradation de la qualité des sols, interrogent sur la durabilité, la robustesse et l'adaptabilité des systèmes de production, sur leurs impacts écologiques et sur leur capacité à générer des services environnementaux. D'autre part, l'évolution démographique mondiale et les crises alimentaires, suscitent un accroissement global de la demande de biomasses végétales pour des utilisations diversifiées, en premier lieu pour l'alimentation humaine et animale, mais aussi pour des usages énergétiques. (Bazoumana, 2009).

A Madagascar, la demande croissante en riz et l'augmentation de la pression foncière sur les terres inondées, liées à la croissance démographique (2,8% par an) et la diminution des rendements, conduisent au développement d'une riziculture pluviale sur les ferralsols des « tanety » (ou collines). Les rizicultures aquatiques (irriguées et bas-fonds) représentent encore près de 80% des superficies rizicoles et 90% de la production (Rakotoarisoa, 2007) ; les rizicultures pluviales ne représentant qu'environ 15% des superficies (20% en comptant les surfaces de tavy24) et moins de 10% de la production.

Les principales contraintes des ferralsols de « tanety » sont la toxicité de l'aluminium, la carence en phosphore et en calcium. Ces terres représentent en outre le principal potentiel d'accroissement des superficies cultivées et de la production agricole dans de nombreux pays tropicaux. (Rabeharisoa, 2004).

Dans l'agglomération d'Antananarivo et de sa périphérie, dominées par des systèmes de culture à base rizicoles et maraichers des bas fonds et de céréales des « tanety », les techniques de gestion de la fertilité pratiquées par les agriculteurs conduisent à un épuisement rapide des sols (N'Dienor, 2006 ; Yemefack et al., 2004). En Afrique de l'Ouest, des recherches qui ont été menées à partir des années 50 ont privilégié une conception économique en visant principalement une amélioration de la composante chimique de la

24 Tavy : culture itinérante sur abatis-brûlis pratiquée sur la façade orientale de l'île

fertilité. Ainsi, les gouvernants ont prôné l'emploi massif des engrais minéraux pour améliorer de façon significative les rendements. Dans les années 70, la crise énergétique, l'acidification des sols, la dégradation pluviométrique, vont remettre en cause ce type de gestion de la fertilité en recherchant une économie maximum d'engrais fondée entre autres sur une valorisation des intrants locaux dont la matière organique. La valorisation des résidus de récolte et l'intégration agriculture-élevage alors fortement encouragées, participaient de cette économie d'engrais. A partir des années 90, la prise en compte par les Etats de la préservation de l'environnement, va opérer un changement radical dans l'approche des agrosystèmes en ce qui concerne l'importance du sol qui est considéré comme partie intégrante et vitale de la biosphère, l'objectif à atteindre qui n'est plus la « maximisation » du rendement, mais son « optimisation » qui prend en compte la quantité et la qualité des récoltes, et la protection de l'environnement. Les acquis de la Recherche tropicale sur la gestion des MO et la maîtrise de l'azote (notamment la réduction des pertes de N) dès les années 70, ont pu être très rapidement mis en cohérence et valorisés au profit de cette nouvelle approche pour une agriculture durable respectueuse de l'environnement (Ganry et Thuriès, 2005). De nombreux travaux ont montré le rôle multiple de la MO dans l'aptitude du sol à produire durablement des récoltes en quantité et en qualité (Koulibaly et al., 2009) ; (Raharinosy, 1983b) ; (Labioui et al., 2006) ; (Mvondo et al., 2003) ; N'Dienor, 2006 ), dans la diminution du risque. En ce qui concerne le risque « sécheresse », on a montré, en conditions expérimentales dans le Nord du Sénégal, que lorsque les sols sont fumés régulièrement par le fumier composté, la sécheresse même sévère (pluviométrie comprise entre 200 mm et 300 mm), permet une production végétale d'environ 1 t ha-1 alors qu'en milieu paysan la production est souvent nulle.

Cette expérimentation a été mise en place afin de tester l'effet de la qualité et de la quantité d'apport des différents apports organiques exogènes sur la croissance des plantes, la production de biomasses et des rendements des maïs grains sur des ferralsols de « tanety » à Madagascar.

Les objectifs sont de comparer l'effet des terreaux d'Andralanitra (produits de criblage de déchets urbains) sur la production végétale par rapport au fumier et à une matière plus riche (compost à base de déchet d'abattoir, de sciure de bois et de déchets verts).

1.2 Matériels et méthodes 1.2.1. Site d'étude

Le dispositif expérimental a été mis en place sur la station expérimentale de la société privée
« Vohitra Environnement ». Le site est situé à Lazaina, Fokontany Ambolotara, à 12 km au
Nord Est d'Antananarivo, dans la commune d'Ambohimanga, district d'Anjozorobe, région

Données climatiques (année 2006-2007)

Données climatiques (année 2007-2008)

d'Analamanga à une altitude de 1274 m, une latitude de 18°46'54.47»S et une longitude 47°32'3.46»E (Google Earth).

1.2.1.1. Sols

Les parcelles sont caractérisées par des sols de « tanety », non cultivées depuis plus de trente ans. Les sols étudiés sont caractérisés par une texture à dominance d'argile. La teneur moyenne d'argile étant de 32,9%. Ce site présente un faible taux de matière organique de l'ordre de 37,1 mg .g-1, un pH de 6,59. Les caractéristiques physico chimiques des sols sont données dans le tableau 2.14 (partie 2). Ce sol est insuffisamment pourvu en éléments nutritifs tels que l'N et le P. Les apports d'engrais sont donc nécessaires.

1.2.1.2. Pluviosité durant l'essai

Le climat est de type tropical d'altitude. La température moyenne varie autour de 20°C. Depuis 2006, le mois le plus chaud se situe en Janvier avec une température moyenne de 23,5°C. Le mois le plus froid est en Août avec 16,5°C. La zone présente deux saisons bien distinctes : la saison chaude et humide (P>2T) qui débute en mois d'Octobre et s'étend jusqu'en mois de Mars ; et la saison sèche et froide (P<2T) du mois d'Avril jusqu'au mois d'Aout.

Données climatiques (année 2008-2009)

Figure 3.1. Moyenne de la température et de la pluviométrie annuelle de 2006 à 2009 (direction de la météorologie Antananarivo)

Le climat de la région d'Antananarivo présente une aptitude élevée pour la culture du maïs (Figure 3.1). On note cependant quelques limitations légères liées à l'humidité relative élevée lors de la phase de maturation (73%) et le rapport n/N assez bas pendant cette période (0,54 %). Ceci suggère que les contraintes majeures liées à la production du maïs soient à rechercher sur les caractéristiques édaphiques.

En 2008, la saison est exceptionnellement pluvieuse, la première pluie utile se situe en mi Novembre, pluie fréquente et abondante jusqu'à fin Mars, conditions favorables à l'implantation précoce du peuplement, mais responsables d'un enherbement massif et précoce.

1.2.2. Substrats organiques testés

Les trois types de substrats organiques testés sont le fumier de bovin, le terreau d'Andralanitra et le compost Zina Bio de la société Vohitra Environnement :

- Un fumier de bovin récolté chez les exploitants sur place (F). Ce fumier a été prélevé dans une fosse fumière qui a été stocké plus de 3 mois, la fosse n'était pas couverte. Le fumier est constitué par des excréments bovins mélangés avec des bozaka ou des pailles de riz et piétiné par des zébus. Le rythme de sortie de fumier de l'étable vers la fosse fumière est fonction de la saison, tous les jours pendant la saison de pluie et toutes les 2 semaines pendant la saison sèche.

- Un terreau d'Andralanitra (A). C'est un produit de criblage des déchets solides urbains de la décharge d'Andralanitra. Ses déchets urbains sont âgés de plus de quarante ans et ont subit un processus de compostage naturel. Des associations caritatives et des petits artisans sur place vendent ces produits comme fertilisants.

- Un compost Zinabio (V). C'est un compost fabriqué par la société privé « Vohitra environnement ». Ce compost est composé de déchets d'abattoir (93,5%), de sciure de bois (2,6%), de déchets verts (1,29%), et de refu (2,59%). Le compostage a duré 21 jours.

Les caractéristiques chimiques et le fractionnement biochimique des 3 substrats organiques testés (voir tableau 2.15) sont les suivants : les teneurs en azote total sont 0,8% pour le terreau d'Andralanitra ; 1,2% pour le fumier ; 1% pour le compost Zinabio. Les teneurs en carbone total sont 17% pour le terreau ; 30,8% pour le fumier ; 18,2% pour le compost. Le rapport C/N est 22,5 pour le terreau, 25,7 pour le fumier et 17,5 pour le compost. Le P total est 3287 mg.kg-1 pour terreau ; 2242 mg.kg-1 pour fumier et 6162 mg.kg-1 pour compost. La proportion du compartiment cellulose est 4,92% pour le terreau ; 34,2% pour le fumier et 20,1% pour le compost. Les teneurs en lignine sont 53,5% pour le terreau ; 15,3% pour le fumier et 38,2% pour le compost.

1.2.3. Facteurs testés

Deux facteurs ont été étudiés :

1' Un facteur apport de matière organique à 8 modalités : 2 types de matières organiques

le terreau d'Andralanitra (A) et le compost zina bio (V) à trois doses chacune ont été comparées à un témoin avec apport de fumier (F) et un témoin sans aucun apport (T). L'apport conventionnel dans la région de 7500 kg. ha-1 de fumier (masse humide) est prise comme référence. Les doses testées des apports organiques sont établies selon les quantités équivalentes apportées en termes de carbone, d'azote ou phosphore contenus dans 7500 kg.-1 de fumier par hectare.

Les 8 modalités correspondent donc au : témoin sans aucun apport (T0), témoin avec apport de fumier (F), terreau à dose équivalent carbone (AC), dose équivalent azote (AN) et dose équivalent phosphore (AP), compost à dose équivalent carbone (VC), dose équivalent azote (VN), et dose équivalent phosphore (VP).

1' Le deuxième facteur est l'apport d'engrais complet (avec ou sans apport). Le plan

expérimental est un split splot. Les parcelles du facteur MO étant divisées en deux pour recevoir les 2 modalités du facteur apport d'engrais.

Tableau 3.1. Quantité de matière organique apportée par an (kg.ha-1 de masse sèche)

Matière
organique

Dose

Référence

Quantité de matière
apportée en 2006-2007
(masse sèche Kg.Ha-1)

Quantité de matière
apportée en 2007-2008
(masse sèche Kg.Ha-1)

Quantité de matière
apportée en 2008-2009
(masse sèche Kg.Ha-1)

Fumier

 

F

2947,5

3453,75

3960

Compost

C

VC

3330

3756,43

4183

Compost

N

VN

5022,5

5665,63

6309

Compost

P

VP

754,81

851,463

948,1

Terreau

C

AC

10746

10745,5

10746

Terreau

N

AN

5197,8

5148,59

5099

Terreau

P

AP

1047,1

1037,2

1027

1.2.4. Dispositif expérimental

Le dispositif comprend 32 parcelles élémentaires de 24 m2 (6 m de long et 4 m de large) avec 4 blocs correspondant aux 4 répétitions des traitements étudiés. Les traitements sont répartis au hasard au niveau de chaque bloc. Les blocs sont placés suivants les courbes de niveau. Des allées de 1 m séparent les parcelles élémentaires et 2 m pour les blocs. L'apport des intrants est fait après labour.

Eucalyptus

Route

Figure 3.2 : Dispositif expérimental de l'essai matière organique

1.2.5. Conduite de l'expérimentation au champ : opérations culturales

~ Le labour a été fait manuellement à l'aide d'un angady25. L'apport des matières

organiques à été réalisé après labour. Les matières organiques ont été épandues en surface puis enfouies dans les premiers centimètres du sol.

~ La date de semis se situe dans la deuxième semaine de décembre en fonction des

premières pluies. Le semis a été fait en ligne de 60 cm*60 cm, soit 27778 pieds à l'ha. Le nombre de trous varie de 60 à 70 trous par parcelle, soit 6 à 7 colonnes* 10 lignes. La densité de semis est de 12 à 15 Kg. Ha-1 avec 2 graines par trou.

~ Les démariages ont été faits 30 jours après semis.

~ Les sarclages ont eu lieu 30 jours après la levée et ont été fait systématiquement et

manuellement tous les 14 jours.

1.2.6. Paramètres mesurés sur la production végétale 1.2.6.1. Mesure de croissance en hauteur des maïs

Les mesures de croissance ont été faites sur le bloc 1 et bloc 3 pour la première année
culturale et sur toutes les parcelles pour les deux dernières années. La hauteur des plantes a

25 Sorte de bêche

été mesurée chaque mois à partir du démariage jusqu'à la récolte. Ainsi 4 mesures de hauteurs ont été effectuées. La hauteur est prise du collet à l'extrémité de la feuille la plus haute pour la première année et du collet au dernier noeud pour les deux dernières années. Trois carrées de 6 pieds de maïs (18 pieds) par parcelle ont été mesurés.

3 carrés de 6 pieds

é

X

X

X

X

X

X X X X X X X X X X

X

X

X

X

X

X X

X X
X X
X X

X X

X X

X X X X

X X X X

X X

X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X X X X X X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

X X

X X

Figure 3.3 : dispositif des 3 carrés mesurés

Parcelle

1.2.6.2. Mesure de rendements

A la récolte, les rendements en maïs grains et en biomasse ont été mesurés. Les mesures ont été faites à partir des 3 carrés tracés et suivis au cours du cycle cultural. Les composantes de rendement en maïs sont déterminées la troisième année ; le nombre d'épi par pieds, nombre de grain par épi et poids des 1000 graines. La biomasse végétale aérienne a été mesurée à partir des masses sèches des épis, des tiges et des feuilles (masse sèche mesurée sur un aliquote séché à l'étude à 45° C).

A la récolte, toutes les opérations de comptage et pesage dans les trois carrés doivent être effectuées avant de couper les restes des plantes dans chaque parcelle. Un aliquote de trois plantes par parcelle a été pris pour déterminer l'humidité des plantes au laboratoire. Au laboratoire, les aliquotes ont été mises à l'étuve à 70°C pour l'humidité et les graines ont été mises à l'étuve à 60°C jusqu'à ce que les masses sèches des graines se stabilisent. Les résidus de récoltes ne sont pas restitués aux sols.

1.2.6.3. Analyse statistique

L'analyse de variance a été effectuée à l'aide du logiciel XLSTAT. La comparaison des types de substrat organique et des quantités apportées a été réalisée par un contraste simple. Des contrastes de régression ont permis de décrire la réponse du maïs à l'application de doses de terreau, de compost ou de fumier.

1.3 Résultats

1.3.1. Croissance en hauteur de maïs

Traitement sans NPK Traitement avec NPK

La figure 3.4 représente les courbes de croissance de plants de maïs sur des ferralsols amendés avec des fumiers, des terreaux obtenus par des criblages des ordures ménagères, et des composts fabriqués à partir de déchets d'abattoir, de déchets verts et des sciures de bois et des sols sans aucun apport organiques.

1.3.1.1. Effet de la fertilisation minérale

Sur les trois années, quelque soit le stade végétatif du maïs, la nature et la dose d'apport organique, l'apport de 300 kg.ha-1 de NPK a un effet hautement significatif sur la croissance en hauteur de maïs. En première année de culture, l'apport de NPK a accéléré la vitesse de croissance en hauteur des maïs de 33 à 45 cm par rapport au fumure organique seule, en deuxième année, la vitesse de croissance en hauteur de maïs a augmenté de 10 à 20 cm avec apport de NPK et en troisième année, l'effet NPK a augmenté de 36 à 66 cm la hauteur de maïs.

1.3.1.2. Effet des amendements organiques

Les résultats relatifs à la réponse de la culture de maïs aux produits d'amendements sur 3 ans, montrent qu'il y a un effet significatif de la nature et de la dose du produit sur l'évolution de la taille des cultures réalisées au cours de cycle végétatif.

Au moment de la levée du maïs (1 mois), les courbes partent d'un même point quelques soient la nature et les doses d'apports organiques.

Au bout de 2ème mois de mesure, l'allure de la courbe est fonction du type des substrats organiques et des doses d'apport.

Avec ou sans NPK, au cours des 3 ans de culture, les plus faibles croissances sont observées au niveau des sols sans aucun apport organique, et au niveau des sols amendés avec 1 t.ha-1 de terreau à la dose équivalent phosphore (AP) et 0,7 à 1 t.ha-1 de compost à la dose équivalent phosphore (VP). Les plus fortes croissantes sont observées au niveau des sols amendés avec 5 à 6 t.ha-1 de compost à la dose équivalent azote (VN), suivi de 3 à 4 t.ha-1 de compost à la dose équivalent carbone (VC), puis suivi par des apports de 11 t.ha-1 de terreau à la dose équivalent carbone (AC). On observe une croissance régulière des plants jusqu'au troisième mois de mesure. A partir de cette date, les courbes restent à des valeurs constantes. Au bout de 4ème mois de mesure, pour les traitements sans engrais chimiques, la hauteur moyenne des plants est de 107 cm en 2006, et 109 cm en 2008. Trois traitements se situent au dessus de ces moyennes et 5 traitements sont situés au dessous.

1.3.2. Rendements en biomasse aérienne et en maïs grains sur les trois années

La figure 3.5 représente l'effet des fumures organiques (fumier, compost et terreau
d'Andralanitra) et organo-minérales sur la biomasse aérienne produite par les tiges et les

feuilles de maïs et sur les rendements de maïs sur les trois années. Cette figure présente les rendements mesurés aux champs. Sur les trois années de culture, on observe une augmentation de rendements de biomasse et de maïs grains chaque année. En deuxième année, les rendements en maïs grains sont 2 fois plus de ceux de la première année sans NPK et 2,4 fois plus avec NPK. En troisième année, les rendements en maïs grains sont 4,6 fois plus de ceux de la deuxième année sans NPK et 3,2 fois plus avec NPK. Cette augmentation est due à l'augmentation des quantités apportées et aux arrières effets des apports organiques.

1.3.2.1. Effet de la fertilisation minérale sur la biomasse aérienne et sur les rendements de maïs.

La biomasse aérienne produite sur les sols traités avec des fumures organo-minérales est significativement supérieure par rapport à celle produite sur les sols traités avec des fumures organiques seules. On observe une augmentation de biomasse de 10% à 300% due aux apports de 300 Kg à l'hectare de NPK en première année, de 43 à 300% en deuxième année et de 30 à 200% en troisième année. (Figure 3.5). L'augmentation de production de biomasse a varié selon le type d'amendement.

L'engrais minéral NPK, associé aux amendements organiques, ont permis d'améliorer également les rendements en maïs grains par rapport aux apports organiques seuls et au témoin sans aucun apport. L'apport de NPK a augmenté de façon significative le rendement en maïs grain de 230 à 500 kg.ha-1 en première année et de 300 kg à 2000 kg.ha-1 au bout de 3 ans. Associé au NPK, l'apport de 4 t.ha-1 de compost VN produit 8000 kg.ha-1 de grains maïs contre 5877 kg.ha-1 avec apport de compost VN sans NPK (figure 3.5).

1.3.2.1. Rendement moyen en maïs grains sur les trois années

Sans NPK Avec NPK

Figure 3.5 Rendements en biomasse aérienne et en maïs grains sur les trois années

1.3.2.2. Effet des amendements organiques sur les trois années

Sur les sols amendés avec des fumiers, composts et terreaux d'Andralanitra, à part l'apport de 1 t.ha-1 de terreau à la dose équivalent phosphore (AP), les rendements en maïs grains et la production de biomasse aérienne du maïs ont augmenté significativement par rapport à ceux produits sur les sols témoins sans aucun apport organique. Sur les sols amendés, l'augmentation des rendements de maïs grains et de biomasse est significativement différente selon le type d'amendement et les quantités apportées.

En première année de culture, avec ou sans NPK, les apports de 5 t.ha-1 de compost VN et de 3 t.ha-1 de compost VC ont augmenté de façon significative les rendements en maïs grains et biomasse aérienne par rapport aux autres traitements. Les apports de 11 t.ha-1 de terreau AC, de 5 t.ha-1 de terreau AN, de 3 t.ha-1 de fumier F et de 0,7 t.ha-1 de compost VP donnent des rendements en grains et de biomasse significativement plus faibles que ceux de compost VN et VC mais significativement plus élevés par rapport aux apports de 1 t.ha-1 de terreau AP au témoin sans apport organique.

Entre les deux doses de compost VN et VC, les rendements en biomasse et en grains de maïs ne sont pas significativement différents (579 kg.ha-1 et.532 kg.ha-1 sans NPK et 617 kg.ha-1 et 764 kg.ha-1 avec NPK). Entre les 4 traitements AC, AN, F, VP, les rendements de biomasse et grains de maïs n'ont pas de différence significative. En première année culturale, les rendements en maïs grains et la production de biomasse obtenus selon les apports organiques croissent l'ordre suivant : T - AP < F -AC-AN- VP < VN-VC.

En deuxième année, l'apport de 5,5 t.ha-1 de compost VN donne des rendements de biomasse et de grains de maïs significativement plus élevés, suivi par l'apport de 3,3 t.ha-1 de compost VC, suivi par l'apport de 3 t.ha-1 de fumier. Les rendements obtenus avec les apports de 11 t.ha-1 de terreau AC, 5 t.ha-1 de terreau AN, 0,8 t.ha-1 de VP ne sont pas significativement différents, plus faibles que ceux de VN et VC et plus élevés que eux de l'apport de 1 t.ha-1 de AP et de témoin. Le rendement croissent selon l'ordre suivant : T-AP< VP-ANAC<F<VC<VN.

En troisième année, L'apport de 6 t.ha-1 de compost VN a un effet hautement significatif sur l'augmentation de rendement en maïs grain et de biomasse, suivi par l'apport de 4 t.ha-1 de compost VC. Les apports de 4 t.ha-1 de fumier, de 0,9 t.ha-1 de compost VP, de 11 t.ha-1 de terreau AC, de 5 t.ha-1 de terreau AN et de 1 t.ha-1 de terreau donnent des mêmes rendements de maïs grains et de biomasse, plus faibles que ceux de VN et VC et plus élevée que ceux de témoin sans apport organique. En troisième année, le rendement de biomasse et de maïs grains croissent selon l'ordre suivant : T<AP-AN-AC-F-VP <VC<VN.

Figure 3.6 Rendements cumulés

En cumulant la quantité d'apport sur trois ans et les rendements en biomasse aérienne et en maïs grains obtenus sur les trois années de culture, l'augmentation des rendements et de production de biomasse en fonction de nature d'amendement et de quantité d'apport présente l'ordre décroissant suivant : 16,5 t.ha-1 de compost VN > 10,7 t.ha-1 de compost (VC) et) > 10 t.ha-1 de fumier > 2,4 t.ha-1 de compost (VP) > 33- 15 et 3 t.ha-1 de terreau > témoin sans aucun apport. (Figure 3.6).

Fumures organiques

Fumures organominérales

Figure 3.7 : Rendements des maïs grains en fonction des quantités d'apports organiques

La figure 3.7 représente les rendements en maïs grains en fonction de la quantité de matière organique apportée.

En première année, l'apport des 3 matières organiques exogènes induisent une augmentation de rendements par rapport au témoin sans aucun apport organique. Quelque soit la quantité d'apport, la matière organique compost donne plus de rendements en maïs grains que le terreau et le fumier. Les rendements de maïs augmentent de façon linéaire avec la quantité de compost apportée. Par contre pour le terreau, les rendements de maïs croissent quand on augmente la quantité de terreau de 1 tonne à 5 tonnes à l'ha, mais au-delà de cette quantité, les rendements restent à des valeurs constantes.

En deuxième année de culture, les apports des 3 matières organiques provoquent toujours une augmentation de rendements de maïs grains par rapport au témoin sans aucun apport. Avec des faibles quantités d'apport (0,8 t.ha-1) de compost, et 1 t.ha-1 de terreau, les rendements mesurés sur les deux traitements sont à des mêmes valeurs (322 et 327 kg.ha-1), mais quand on augmente les quantités d'apport, pour le compost, les rendements de maïs augmentent avec les quantités d'apport mais pour le terreau, même si on augmente les quantités d'apport jusqu'à 11 t.ha-1, les rendements mesurés restent à des valeurs constantes. 3 t .ha-1 de compost donnent plus de rendements en maïs grains que 3 t.ha-1 de fumier.3 t.ha-1 de fumier donnent plus de rendement que 5 t.ha-1 de terreau.

En troisième année, les rendements obtenus dans les parcelles avec apports de matières organiques sont plus élevés que ceux obtenus dans les parcelles sans aucun apport. Les rendements avec apports de compost sont plus élevés par rapport à ceux de terreau quelques soient les quantités d'apport. Un apport de 4 t.ha-1 de fumier donne les mêmes rendements qu'un apport de 0,9 t.ha-1 de compost. Avec apport de terreau, les rendements restent à des valeurs constantes même si on augmente les quantités d'apport. Avec le compost, on observe une diminution de rendements mesurés quand on augmente la quantité d'apport de 4 t à 6 t.ha1. Dans les blocs 1 et bloc 2, beaucoup d'épis ont été volé (surtout dans les parcelles avec des traitements compost), et nous avons changés les pieds manquants par d'autres pieds sur les mêmes parcelles, ce changement de pieds de maïs lors de mesure peut changer notre mesure de rendement.

1.3.3. Composantes du rendement de l'année 3 1.3.3.1. Poids secs des 1000 grains de maïs

Figure 3.8 : Poids secs des 1000 grains de maïs, les barres d'erreur presentent l'error standart et ANOVA avec P<0,05.

Le poids sec des 1000 graines sert à évaluer la qualité des grains obtenus à la récolte et permet de déterminer la bonne nutrition minérale au moment de la phase de remplissage des grains. La figure 3.8 montre que les plus mauvais grains sont obtenus dans les témoins sans aucun apport organique (195 g sans NPK) et dans les traitements avec apport de 0,7 t.ha-1 de terreau AP (261 g). Les bons grains sont obtenus dans les traitements avec apport de 4 t et 6 t.ha-1 de compost (317 à 360 g sans NPK et 359 à 384 g avec NPK).

Pour le compost Vohitra, quelque soit la quantité d'apport, le NPK n'a pas d'effet sur la qualité de graine mais pour les 2 autres matières organiques et le témoin sans aucun apport organique, le NPK améliore de façon significative la qualité des graines de maïs.

1.3.3.2. Nombre de grains par épi

Avec NPK Sans NPK

Figure 3.9 : nombre de grains par épiL'apport de NPK associé aux fumures organiques a un effet significatif positif sur le nombre

de grains par épi par rapport au témoin sans aucun apport.

Pour les traitements AP et VC, l'apport de NPK n'a pas d'effet sur le nombre de grains par épis, mais pour les restes des traitements, l'apport de NPK fait augmenter de façon significatif le nombre de grains par épis.

Pour le facteur organique, le type de matière organique a une influence sur le nombre de grains par épis. Il passe de 214 à 530 grains par épis. Le nombre de grains par épis est plus élevé avec apport de 6 t et 4 t ha-1 de compost (VN et VC). Suivi par des apports de 4 t.ha-1 de fumier et 0,9 t.ha-1 de VP. Le nombre de grains par épis obtenu avec apport de terreau est moins faible par rapport au deux matières organiques (fumier et compost).

Pour le facteur organo-minéral, le nombre de grains par épi avec apport de NPK associé au 6 t.ha-1 de compost VN est hautement significatif. Suivi par l'apport de 4 t.ha-1 de compost VC, suivi par apport de 11 t.ha-1 de terreau. Le nombre de grains par épis le plus faible est obtenu avec le témoin sans apport organique.

1.4. Discussion

1.4.1. Analyses des composantes du rendement :

L'élaboration du rendement implique l'enchainement de multiples mécanismes liés à la croissance et au développement des peuplements végétaux cultivés à travers la morphogenèse et le fonctionnement des organes des plantes qui les constituent, en relation avec les facteurs et conditions du milieu (Picard et Combe, 1994).

Traitements organiques

Traitements organominéraux

R2=0,940
Y=22,43x+432,7

Figure 3.10 : corrélation entre les rendements mesurés aux champs et les composantes de rendements.

L'analyse des composantes du rendement des céréales est aujourd'hui un outil pour porter un diagnostic sur les systèmes de cultures en vue de leur amélioration (Meynard et Sebillote, 1994). Pour les deux facteurs (organiques et organominéraux), la décomposition du rendement en ses composantes montre que le nombre de grains par épis et le nombre d'épis par pied sont les composantes les plus déterminantes dans l'élaboration du rendement, avec un coefficient de corrélation de 0,96 et 0,89 entre le rendement grain et respectivement le nombre de grains par épis et le nombre d'épis par pied pour les traitements sans apport de NPK ; et de 0,91 et 0,94 entre le rendement grain et le nombre de grains par épis ou le nombre d'épis par pied pour les traitements pour le traitement avec apport de NPK.

Pour le facteur apport organique, si le nombre de grain par épi est inférieur à 325 grains, le
rendement n'atteint jamais plus de 2 t.ha-1, par contre, lorsque le nombre de grain par épi est
supérieur à 325 grains, le rendement observé peut atteindre 5,8 t.ha-1. De même pour le

facteur apport minéral, si le nombre de grain par épi est inférieur à 350 grains, le rendement n'atteint jamais 3 t.ha-1, mais si le nombre de grain par épi est supérieur à 350 grains, le rendement dépasse largement 3 t.ha-1.

La variable poids des 1000 graines est moins corrélée avec le rendement. Ces résultats concordent avec ceux de Diouf (1990) sur l'élaboration du rendement du mil à partir de ses composantes de rendement, et de Masse et al (2000), où l'auteur a comparé la corrélation entre les composantes du rendement et le rendement de mil dans un système de gestion de fertilité des sols tropicaux dans les agrosystèmes fondées sur une alternance de phases de culture et de phases de jachère.

1.4.2. Effet de la variabilité inter annuelle sur le rendement et la croissance

Les niveaux de rendements les plus élevés sont obtenus en 3ème année de culture, en condition pluviométrique favorable et à l'arrière effet des apports organiques au cours de 3 années culturales. Ces niveaux atteignent en moyenne 8 t.ha-1 dans le traitement organominéral et 6 t.ha-1 dans le traitement organique. Ces résultats confirment à ceux de Arrivets (1977) sur des ferralsols des hautes terres d'Ampangabe en redressant la fertilité des ferralsols des « tanety » avec une forte fumure minérale de 2 t ha-1 de dolomie avec 1 t.ha-1 d'HyperReno (à 30% de P2O5) + 300 kg.ha-1 de KCl pendant 3 ans après défriche. Les rendements atteignent 8 t.ha-1 en 3ème année après mise en culture de maïs après maïs. Un excédent pluviométrique très important s'accompagne d'un accroissement sensible des rendements. Ces résultats ne conforment pas aux rendements obtenus par les paysans dans le Sud Ouest de Madagascar avec des systèmes de culture sur abattis brulis sur des sables roux (Milleville et al., 2001). L'auteur a fait l'hypothèse qu'en sol très perméable comme le sable roux, un excès d'eau accroit les pertes par lixiviation de certains éléments minéraux.

Les maigres rendements en première année, se situaient à des niveaux inférieurs 0,5 t.ha-1, inférieurs aux rendements obtenus par les paysans après défriche avec une technique traditionnelle sur abattis brulis (2 t.ha-1 en première année de défriche et diminue jusqu'à 0,5 t.ha-1 avec l'ancienneté de la mise en culture (Milleville et al., 2001). Ces niveaux de rendements atteints restent bien inférieurs au potentiel de production du matériel végétal utilisé. Cette faiblesse de rendement est liée à l'effet plus marqué du retard de semis et l'insuffisance et l'arrêt précoce des pluies.

1.4.3. Fertilisation minérale, rendement et croissance

L'engrais chimique NPK améliore de façon significative la vitesse de croissance, la production de biomasse et le rendement en maïs grain. Ceci conforme au résultat obtenu par Rishirumuhjrwa et Roose, (1997) si l'auteur a comparé le rendement du maïs obtenu avec apport de 9 t.ha-1 de fumier et avec apport de 9 t.ha-1 de fumier associé avec NPK à la dose

60-40-60/ha. Le rendement obtenu avec Fumier associé au NPK est significativement supérieur par rapport au rendement obtenu avec apport de fumier seul. Plusieurs raisons peuvent être invoquées pour expliquer cette tendance : l'augmentation du rendement avec apport organique associé avec du NPK est due en présence des éléments nutritifs disponibles pour la plante apportés par le NPK, tandis que dans le traitement avec apport organique seul, les éléments peuvent être immobilisé par les microorganismes.

1.4.4. Effet de la qualité des matières organiques sur la croissance et le rendement

La vitesse de croissance des maïs, l'amélioration des rendements en maïs grains et des quantités de matière sèche produite sur les sols amendés montrent que les amendements appliqués présentent un effet positif sur ce ferralsol acide. Ces résultats sont conformes au travail de Dridi et Toumi (1999), de Gascho et Parker (2001a) , Bazoumana et al (2009), qui ont mis en évidence des augmentations sensibles de rendements en maïs grains après des apports d'amendements organiques et de dolomie sur des sols ferrugineux tropicaux acides. L'augmentation des rendements de culture et des quantités de matière sèche produite sur les sols amendés en compost, en fumier et en terreau a occasionné des exportations d'éléments minéraux plus importants que celles observées sur le sol témoin sans aucun apport organique (Bazoumana, 2009).

Dans cette étude, la vitesse de croissance des maïs, les composants nombre de grain par épis et le nombre d'épis par pieds varient de façon significative avec les types de matières organiques et les quantités apportées. Ces deux composantes de rendements sont significativement supérieures avec apport de compost, cet apport organique peut fournir plus d'éléments nutritifs par libération d'azote minéral aux périodes de besoins maximum d'azote de la plante c'est à dire la montaison et la période de la formation et remplissage des épis (Arrivets et al., 1981), suivi par l'apport de fumier (matière organique plus riche en éléments facilement dégradables). Le nombre de grains par épis selon Fisher (1985), est surtout sensible aux variations de nutrition pendant la semaine de croissance active de l'épi. Ces résultats conforment aux études faites par Milleville (2001). L'auteur a comparé le nombre de grains par épi de maïs cultivés sur abattis brulis sur des sables roux pendant 7 ans, le nombre de grains par épi se dégrade avec l'accroissement de durée de culture qui explique la diminution d'éléments nutritifs dans les sols. Dans ces conditions, le rendement global, produit de ces composantes diminue fortement.

La forte relation positive entre les composantes du rendement et la matière organique compost peut s'expliquer par les teneurs en azote minéral élevé dans cette matière (d'après les résultats des incubations dans la partie 2 chapitre 3). Le compost fourni des éléments minéraux au sol qui déterminent à la fois le nombre d'épis par pied, le nombre de grain par épi et le poids des

1000 graines. Par contre, des mesures de biomasse microbienne et d'activité respiratoire indiquent des activités plus faibles dans le terreau d'Andralanitra et des sols sans aucun apport organique.

Cette tendance peut être également expliquée notamment par le blocage ou l'immobilisation de certains éléments et oligo-éléments de certaine apport organique comme le fumier ou le terreau, ou par la sélectivité de l'échange ionique favorisant les cations bivalents Ca et Mg au détriment surtout de K qui passerait en solution et serait plus facilement lixivié, une modification des concentrations relatives des différents éléments conduisant à des déséquilibres entre nutriments préjudiciables aux rendements (Homs, 1969), une concurrence vis-à-vis des nutriments entre la plante et les microorganismes du sol dans un milieu déjà fortement carencé.

1.4.5. Effet de la quantité apportée sur la croissance et le rendement

Pour les deux facteurs (organiques et organominéraux), la croissance en hauteur des maïs est significativement élevée avec apport de 6 t.ha-1 compost VN et 4 t.ha-1 de compost VC. Se sont les apports où les doses d'azote sont les plus élevées. Le besoin en azote de la plante est élevé pendant la phase végétative (formation de la surface foliaire, etc...) (Picard et Combe, 1994). Les quantités d'azote apportées dans le compost VN et dans le terreau AN est le même mais la croissance en hauteur de maïs est significativement différent. La minéralisation d'azote chez le terreau est quasiment nulle.

1.5. Conclusion

Pour mettre en valeur les « tanety », il est absolument indispensable de leur apporter une fumure complète (fumure organique et minérale). Les apports d'amendements et d'amendements associés aux fumures minérales ont amélioré les rendements en grains de maïs ainsi que les productions de matière sèche qui ont entrainé une augmentation des exportations minérales.

La réponse de maïs aux apports organiques sur les trois premières années de culture sur « tanety » après 40 ans de jachères a montré que le compost Vohitra et le fumier ont un effet sur l'élaboration du rendement. Le nombre d'épis par pied et le nombre de grains par épi, composante liée au rendement est corrélé à l'apport de compost Vohitra, qui libère en quantité non négligeable de l'azote par minéralisation, et au fumier riche en éléments facilement dégradables. En troisième année de culture, les rendements obtenus ont triplés par rapport à ceux obtenus en première année en lien à des conditions climatiques favorables mais surtout à un effet et un arrière effet des apports organiques, nécessaires pour obtenir un rendement significatif.

CHAPITRE 2 : EFFET DES INTRANTS ORGANIQUES SUR LES
PROPRIETES DES SOLS DE « TANETY » MIS EN CULTURE

2.1. Introduction

Les sols de « tanety » de Madagascar sont considérés comme des ferralsols. Les caractéristiques de ce type de sols évoluent selon les matériaux originels (roches mères, produits d'altération, dépôts), les conditions climatiques, la couverture végétale, la topographie associée à la circulation de l'eau (ruissellement, érosion), le facteur temps, et l'intervention de l'homme (Pernes-Debuyser et Tessier, 2002). D'après Bigorre et al (2000), la couverture végétale et le mode d'occupation du sol ont une grande influence sur les propriétés des sols. L'ensemble des pratiques culturales impliquent des remaniements mécaniques intenses des couches de surface et des variations physico-chimiques par la fertilisation (Roger-Estrade J., 1991). Dans le Nord de la France, les sols mis en culture sont décarbonatés mais gardent une garniture cationique essentiellement calcique et un pH supérieur à 6,5 selon Jamagne (1973). Pourtant, ces sols restent sensibles à l'acidification, favorisée par des pratiques culturales comme l'intensification des rendements (prélèvements cationiques plus poussés), la modification de la circulation de l'eau (mis en place de plan de drainage) ou l'emploi intensif de fertilisants ammoniacaux. Dans ces sols de culture, seul l'entretien par des amendements basiques permet de limiter l'acidification (Julien et Turpin, 1999).

Dans la plupart des pays d'Afrique sub- saharienne où les systèmes de culture à base de cotonnier et de céréales prédominent, la fertilisation minérale seule ne permet pas de maintenir la fertilité des sols (Bado, 2002 ; Mills et Fey, 2003). Les techniques de gestion de la fertilité pratiquées par les agriculteurs auraient tendance à épuiser rapidement les sols que seules des pratiques de jachère pourraient reconstituer (Yemefack et al., 2004). Dans la zone cotonnière ouest du Burkina Faso, la mise en culture des sols de façon permanente se traduit par une perte annuelle de 2 à 4% de la matière organique pour atteindre le seuil de non réponse aux engrais minéraux après 12 à 15 ans de culture continue (Berger et al., 1987; Dakouo, 1991; Hien et al., 1994.). Les travaux de Dakouo (1994) ont montré que les carences potassiques apparaissent au bout de 6 à 7 ans sur les sols ferrugineux et seulement après 4 ans sur les sols ferrallitiques. Par ailleurs, malgré l'accroissement spectaculaire de la production cotonnière au Burkina Faso, l'apparition fréquente de symptômes de déficience minérale sur le cotonnier dénote de fortes dégradations de fertilité qui entraînent par conséquent une baisse des rendements (Braud, 1987). Pourtant sur des sols dégradés et acides, Zougmoré et al (2003) ont montré l'intérêt d'associer à la fumure minérale, des fumures organiques combinées au phosphate naturel tricalcique du Burkina appelé Burkina phosphate. Les amendements jouent en général un rôle important sur diverses propriétés du sol permettant de

justifier leur utilisation (Piéri, 1989; Lompo et al., 1995; Gascho and Parker, 2001b; FAO, 2004).

A Madagascar, les pertes en matière organique sont assez significatives suite à une mauvaise gestion des résidus de récoltes et aux faibles restitutions de résidus de récolte généralement brûlés ou exportés des parcelles pour l'alimentation du bétail en période de sécheresse. Cela induit une détérioration de la fertilité chimique des sols et de leur stabilité structurale (Janzen, 1987.; Aase et al., 1991). Les pertes en matière organique sont dues également à la forte intensité de minéralisation étant données les conditions hydriques et thermiques qui sont optimales pour la microflore du sol (Soudi et al., 1990), et aux faibles apports de matière organique exogène sous forme de fumier, déchets vert, terreau ou autres.

Les taux de perte en matière organique dépendent également de la durée de mise en culture et du type de rotation culturale.

Dans cette étude, le dispositif de 3 ans des 32 parcelles permet d'étudier précisément l'évolution des propriétés chimiques des sols sous l'influence d'amendements et d'engrais chimique NPK. L'objectif de ce travail est d'étudier l'effet des apports organiques associés ou non à des apports d'engrais minéraux sur l'évolution des propriétés chimiques des sols.

2.2. Matériels et méthodes

2.2.1. Rappel sur l'expérimentation

L'expérimentation a été mise en place dans le site expérimental de Vohitra environnement, situé à Lazaina (au nord de la ville d'Antananarivo), à une altitude de 1274 m, sous climat tropical d'altitude. Les parcelles sont caractérisées par des ferralsols des « tanety », non cultivées depuis plus de 30 ans. Le sol a une texture argileuse, de pH (H20) 7,21 et pH (KCl) 6,59. La teneur en N total du sol est de 1,46 mg.g-1, le COT est de 21,55 mg.g-1 et le P total est de 275 mg.kg-1.

Les matières organiques apportées sont le fumier de bovin récolté chez des agriculteurs, (fumier stocké plus de 3 mois chez les paysans), le terreau d'Andralanitra (produit de criblage des déchets urbains âgés plus de 40 ans), le compost à base de déchets d'abattoirs, de sciures de bois et de déchets verts.

Deux facteurs ont été étudiés : facteurs matières organiques et facteurs engrais minéraux.

Pour les facteurs matières organiques, les doses d'apports des deux matières organiques compost et terreau d'Andralanitra correspondent à la quantité de carbone, azote et phosphore dans 7,5 tonnes à l'hectare de fumier. Ces 2 types d'apports organiques (compost Vohitra (V) et terreau d'Andralanitra (A) à trois doses chacune (dose équivalent C, N et P dans 7,5 t.ha-1 de fumier)) sont comparés à un témoin sans aucun apport organique et à un apport de 7,5 tonnes à l'hectare de fumier. Les parcelles de facteurs matières organiques sont divisées en 2

pour recevoir la modalité NPK. Le dispositif comprend 32 parcelles de 24 m2 avec 4 blocs correspondant aux 4 répétitions des traitements étudiés.

2.2.2. Prélèvements des sols

2.2.2.1. Prélèvements des sols pour analyses

Prélèvement des sols avant la mise en culture en 2006

Pour étudier les propriétés chimiques des sols avant la mise en place des essais en 2006, des échantillons des terres de la couche superficielle travaillée ont été prélevés dans toutes les parcelles. Les échantillons sont pris en quinconce avec l'angady sur trois trous dans chaque parcelle élémentaire. Dans chaque trou de 20*20 cm, nous avons pris des échantillons (500 g) entre 0 et10 cm ; 10 et 20 cm, et 20 et 30 cm de profondeur. Des mêmes prélèvements de sols dans toutes les parcelles à une profondeur de 0-20 cm ont été effectués après les récoltes chaque année.

2.2.2.2. Préparation des échantillons de sols au laboratoire

Les échantillons prélevés sont immédiatement transportés vers le laboratoire. Arrivés au laboratoire, les sols frais sont versés et étalés dans un plateau en bois, les mottes de terre sont écrasées afin de favoriser le séchage. Les échantillons sont considérés secs lorsqu'ils s'effritent entre les doigts sans coller. Le séchage a duré environ une semaine. Lorsque les terres sont sèches, les broyages sont faits manuellement à l'aide d'un mortier en porcelaine et d'un pilon. Environ 200 g sont broyés et tamisés sur un tamis à mailles carrées de 2 mm pour les analyses physiques et l'humidité, le reste du sol est broyé à l'aide d'un mortier en porcelaine et tamisé à 0,2 mm pour les analyses chimiques. Pour les sols prélevés en 2006 et pour une comparaison avec le prélèvement de 2009 après la troisième année de culture, nous avons pesé 10 g de sol non broyé de profondeur 0-10 cm et 10 g de sol non broyé de profondeur 10-20 cm et mélangé avant de les broyer à 0,2 mm pour l'analyse de C et N.

Avant l'analyse, les échantillons broyés sont versés dans un petit plateau propre, mélangés puis étalés. La surface de l'échantillon est découpée en 8 portions égales. Un peu de terre dans toute l'épaisseur de chaque portion est prélevé à l'aide d'une spatule métallique. Ainsi, le poids voulu pour une analyse donnée est prélevé, et le reste de l'échantillon est remis dans le sachet plastique.

2.2.3. Analyses des sols 2.2.3.1. Mesure de COT

Le carbone organique total a été déterminé par la méthode Walkey et Black, par oxydation à chaud de la matière organique par un oxydant (Bichromate de potassium) en excès, qui est titrée en retour par du Sel de Mohr.

v' Oxydation

0,5 g de sols broyés à 0,2 mm sont versés dans un erlen meyer de 250 ml numéroté, puis mélangés avec 10 ml de K2Cr2O7, dilués ensuite avec 20 ml de H2SO4 concentré sous la hotte. Le mélange est agité à la main en faisant des tours circulaires pendant 1 mn environ puis laissé au repos pendant 30 mn. Simultanément, un échantillon « blanc » est réalisé avec le même protocole mais en absence de sol.

v' Dosage

Après 30 minutes de repos, 200 ml d'eau distillée et 10 ml d'acide phosphorique (H3PO4) concentré sont versés dans l'erlen meyer contenant l'échantillon oxydé, puis agités et titrés en retour avec le sel de Mohr (jusqu'au virage du violet au vert).

2.2.3.2. Mesure d'Azote total

L'azote total a été déterminé par la méthode Kjeldhal après combustion sèche après transformation des oxydes d'azote en azote ammoniacal.

v' Minéralisation

Quatre ml de permanganate de potassium 2,5% sont versés dans chaque matras contenant 2 g de sol, le mélange est laissé au repos 5 minutes avant d'ajouter 5 ml d'H2SO4 concentré. L'acide sulfurique est mesuré à l'aide d'un distributeur d'acide. Le contenu des matras est laissé 30 minutes au repos après ajout de H2SO4. Les nitrites NO2- sont alors convertis en NO3- par l'acide sulfurique. Ensuite, une pincée de fer réduit est ajoutée dans les matras à l'aide d'une spatule avant de chauffer les mélanges au feu doux pendant 30 minutes. Un catalyseur, le sélénium (1,4 g) est ajouté quand le mélange est refroidi, Les matras sont remis de nouveau au feu après ajout de 5 ml d' H2SO4. L'acide sulfurique concentré converti le NO3 - en NH4 +. La température est augmentée progressivement ; les matras sont bien bouchés à l'aide de la laine de verre. Le chauffage continue jusqu'à ce que la solution se décolore. La minéralisation se poursuit après décoloration des échantillons.

v' Distillation

Les contenus décolorés des matras sont transvasés dans des ballons à distiller, et rincés avec de l'eau distillée. Cinquante ml de NaOH 12N sont ajoutés dans chaque ballon. Les contenus des ballons sont distillés en neutralisant l'ammoniac avec H2SO4 0,1N au fur et à mesure de son dégagement. En même temps, 5 ml de HCl 0.05 N et 2 gouttes d'indicateur de Tashiro et 50 ml d'eau distillée sont versés dans des béchers correspondants et placés au dessous de chaque ballon pour recevoir l'ammoniac dégagé par les contenus des ballons. Le volume

d'acide consommé est relevé de minute en minute. On ajoute la quantité d'acide dans le bêcher de récupération si l'ammoniac dégagé par le contenu des ballons est élevée. A la fin, quand il n'y a plus de dégagement d'ammoniac, le bêcher de récupération est enlevé. Le dosage du contenu de chaque bécher est titré par titrage automatique.

2.2.3.3. Analyse de P Olsen

Par cette méthode, le phosphore extrait avec des bicarbonates de sodium est une estimation du phosphore assimilable par les plantes.

Le phosphore est extrait par agitation avec une solution de bicarbonate de sodium à pH=8,5. La solution alcaline de bicarbonate de sodium abaisse la concentration des ions calciums par précipitation sous forme de carbonate de calcium et celle des ions aluminiums et ferriques par précipitation sous forme d'hydroxydes. La concentration des ions phosphates augmente en conséquence et le phosphore « assimilable » ou biodisponible peut extrait de l'échantillon de terre. L'agent d'extraction utilisé est une solution de bicarbonate de sodium (NaHCO3) 0,5M. Le pH de la solution est porté à 8,5 par addition de NaOH à 1M.

Mode opératoire :

Un gramme de sol broyé à 0,2 mm est versé dans un tube de 25 ml. Le sol est dilué avec 20 ml de la solution d'extraction avec 1 cuillerée à thé de charbon actif. La solution est agitée pendant 30 mn dans les conditions de laboratoire à 20°C. Après, la suspension de terre est filtrée sur un papier Whatman n°40 et on prélève 1 ml de l'extrait.

2.2.4. Analyses statistiques des données

Les résultats sur les teneurs en C organique, azote total et phosphore assimilable sont traités statistiquement par analyse de variance (ANOVA). Les calculs sont réalisés conformément à un plan d'expérience à un facteur à 4 répétitions complètement randomisées. Les niveaux de facteur sont ceux correspondant à tous les niveaux d'apports de fumier, compost et terreau.

2.3. Résultats

2.3.1. Evolution du carbone des sols après 3 ans d'apport organique

Figure 3.11: Evolution de COT de sols après 3 ans de mise en culture et 3 ans d'apport organique et apport d'engrais.

Le carbone initial en 2006 présente les teneurs en COT des sols avant les apports en 2006.

Au départ de l'essai, la teneur en COT des sols varie entre 1,76% et 2,54%. La figure 3.11 montre que les teneurs en COT des sols n'ont pas significativement changé après 3 ans de mise en culture quelque soit le facteur testé.

2.3.2. Evolution des teneurs en N total des sols après 3 ans d'apport organique

Au départ de l'essai, la teneur en N total des sols varie entre 0,12% et 0,15%. Après 3 ans de mise en culture, par rapport au niveau de 2006, la teneur en azote total des sols témoins sans aucun apport organique augmente de 22%, celle des sols amendés avec 10 t.ha-1 de fumier augmentent de 17%, celle des sols amendés avec 3 t.ha-1 de terreau AP augmente de 16%, celle des sols amendés avec 16 t.ha-1 de Compost (VN) augmente de 15%, celle des sols amendés avec 15 t.ha-1 de terreau AN augmente de 15%, et celle des sols amendés avec 11 t.Ha-1 de compost (VC) augmente de 13% . L'azote total des sols avec apport de 32 t.ha-1 de terreau, tout comme un apport de 2 t.ha-1 de compost (VP) n'a pas augmenté d'une façon significative. L'apport minéral n'a pas eu d'effet significatif.

2.3.3. Evolution du P assimilable des sols après 3 ans de mise en culture et d'apport organique

Figure 3.13 : Evolution de P assimilable (Olsen) de sol après 3 ans de mise en culture et d'apport de fumier, de terreau et de compost.

Le P initial représente la quantité de P assimilable des sols avant la mise en place des essais en 2006. Après 3 ans de mise en culture, l'apport minéral a un effet hautement significatif sur l'évolution de phosphore assimilable des sols. L'apport organique sous forme de terreau à dose AC (32 t.ha-1 de quantité cumulée sur 3 ans) et sous forme de compost VN (16 t.ha-1) ont augmenté significativement la teneur en P assimilable des sols. Le témoin sans aucun apport, l'apport cumulé de 10 t.ha-1 de fumier, de 3 t.ha-1 de terreau et de 2,5 t.ha-1 de compost n'ont pas d'effet sur le P assimilable des sols après 3 ans.

2.4. Discussions

2.4.1. Effet des apports organiques après 3 ans de mise en culture des sols de « tanety »

2.4.1.1. Evolution de carbone du sol après 3 ans d'apport organique

Après 3 ans de mise en culture, ni l'apport organique sous forme de fumier, compost et terreau, ni l'apport minéral n'ont eu d'effet sur la teneur en COT des sols. Comparativement au travail de N'Dayegamiye (1997), l'auteur a comparé l'effet de l'apport prolongé d'engrais minéraux et de fumier de bovin solide (1977-1993) sur le contenu en carbone et en azote d'un loam limoneux, ainsi que la fraction densimétrique de la matière organique. Deux faibles doses de fumier (0,20 Mg.ha-1) et différentes formes d'engrais composé de type PK, NP, NPK, et NPKMg ont été testées. L'apport minéral à long terme n'a pas conduit à l'augmentation de la teneur en C du sol. Ce qui conforme à notre résultat. D'autres observations ont des conclusions différentes tel que les observations de Christensen (1988) dans des essais de longue durée avec céréales et recevant de la fumure minérale et fumure organique. De même, Barnhart et al (1978) ont également observé que la culture continue de maïs-grain sous fertilisation minérale prolongée pouvait maintenir le taux de carbone organique lorsque les tiges étaient laissées au sol. Par ailleurs, Biederbeck et al (1984) et Campbell et al (1991) ont observé un effet important de l'apport prolongé de l'engrais azoté sur l'accumulation de carbone dans les sols chernozémiques cultivés en céréales. D'après N'dayegamiye et al., (1997), le maintien de la teneur en carbone du sol suite à l'apport prolongé d'engrais est expliqué premièrement par les faibles quantités de résidus laissés par la culture de maïs ensilage, dans un deuxième temps, les pertes de carbone du sol étaient limitées à 0,8% par année en raison de la teneur élevée en argile du sol (38%), et aussi à cause de son drainage lent qui ralentirait la minéralisation de la MO .

Pourtant, d'après le travail de N'Dayegamiye (1997) l'apport prolongé de fumier, même à une faible dose annuelle de 0,20 Mg ha-1 a significativement accru le potentiel biologique du sol et les teneurs en carbone et azote du sol. Des résultats similaires ont été obtenus dans des études de N'Dayegamiye et Angers (1990) ; Angers et N'Dayegamiye (1991) qui ont démontré que l'apport de fumier solide de bovin pouvait maintenir un niveau élevé de carbone organique sous une culture continue de maïs ensilage. Ce qui n'est pas conforme à notre résultat. Selon les auteurs, le développement de la structure et l'activité biologique du sol dépendent des formes de la MO présentes et de la distribution de carbone dans le sol. Les teneurs en carbone et azote de la fraction légère étaient plus élevées par rapport à celles du sol entier et à celles de la fraction dense, toutefois, la fraction dense représente une plus grande proportion de C et N du sol entier (N'Dayegamiye, 1997). Le carbone dans la fraction légère est facilement dégradable.

Moreau, (1983) a étudié l'évolution de sol sur un couple de parcelle (parcelle cultivée et témoin naturel) après défrichement et différentes pratiques culturales (sous solage, avec ou sans dessouchage à la pioche, avec ou sans débardage, enfouissement ou non des résidus). Le sol utilisé est un sol ferrallitique de Cote d'Ivoire, les végétations sont le recru forestier bien développé, forêt primaire, forêt secondaire et savane arborée. Les caractéristiques structurales et organo-biologiques du sol sont plus sensibles à la mise en culture. Sur 6 années de culture, l'auteur a enregistré une diminution de la stabilité structurale, une diminution de la teneur en carbone total et azote total des sols sur tous les sites. L'évolution des caractéristiques du sol sous l'effet de la mise en culture dépend d'une part de l'état de l'écosystème initial, d'autre part, du mode de défrichement et d'exploitation pratiquée. Le mode de défrichement revêt une importance capitale en ce qui concerne les modifications de l'état du sol à la mise en culture. Le défrichement en bulldozer provoque les perturbations mécaniques les plus fortes et entraîne les dégradations les plus importantes de la stabilité structurale et les caractéristiques organo-biologiques. Akodo (1977) et Yoro (1989) ont étudié l'évolution des sols après défrichement et mise en culture. Ces différents travaux mettent en évidence une dégradation des caractères physiques (densité apparente, stabilité structurale) et chimiques (teneur en carbone total et minéralisable, en azote total et ammoniacal), parallèlement l'augmentation de l'érosion et la lixiviation des éléments nutritifs. Selon les auteurs, cette dégradation des propriétés du sol dépend des états initiaux, des types de défrichement et des systèmes d'exploitation, ce qui est conforme aux résultats obtenus par Blic (1976) et Akodo (1977). Dans la présente étude, le défrichement manuel intégral apparaît moins perturbateur; les redistributions de constituants du sol à différents niveaux de profondeur sont moins importantes et la dégradation des caractéristiques organobiologiques reste limité. Les résidus végétaux enfouis (« bozaka » pour l'essentiel composé d'Aristida sp) sont fortement cellulosiques voire lignifiés. Ces produits organiques ont une vitesse de minéralisation relativement lente et expliquerait ainsi la moindre perte de carbone organique liée au labour. Le COT dans le sol est variable au cours du temps, vu qu'il est la résultante des flux entrants (par des apports organiques exogènes) et des flux sortants, essentiellement par minéralisation (Velly et Longueval, 1977). L'apport de matière organique fraîche induit une accélération de la décomposition de la matière organique native du sol en apportant les différents types de microorganismes en compétition vis-à-vis des éléments nutritifs (Kuzyakov et al., 2000 ; Fontaine et al., 2003). Cependant, la fraction argileuse du sol protège le carbone et l'azote du sol contre la minéralisation microbienne, comme cela a déjà été observé par Oades (1988). Les ferralsols étant fortement argileux, la minéralisation des matières organiques pourrait donc en être limitée. Des apports cumulés de matières organiques ont ainsi reconstitué une perte liée à l'accélération de la minéralisation au moment de la défriche.

2.4.1.2. Evolution de l'azote total du sol après 3 ans d'apport

Au bout d'une année culturale, Andrianirina (2007) a constaté une tendance de diminution de la teneur en azote total des sols dans toutes les parcelles, les matières organiques apportées n'étaient pas suffisantes pour compenser les besoins en azote des plantes. Avec l'utilisation des engrais minéraux (NPK), ce déficit a un peu évolué mais d'une façon non significative. Ce résultat conforme aux études réalisées par (Moreau, 1983; Yoro, 1989). Pour ses auteurs, le taux de carbone total et d'azote total est lié au défrichement.

Après 3 années de mise en culture, suite à un apport organique et minéral, les teneurs en azote total des sols ont eu tendance à augmenter. On observe donc un enrichissement en azote organique qui aurait tendance à être plus rapide que l'enrichissement en carbone organique bien que non significatif. Ces deux résultats indiquent une augmentation de la matière organique dans les ferralsols après défriche et mise en culture de 3 ans. Cet enrichissement quelque soit le traitement peut s'expliquer par deux hypothèses.

- La première concerne la méthodologie avec un biais soit sur le prélèvement, soit sur les analyses impliquant des mesures systématiquement plus élevées pour les échantillons prélevés après 3 ans de culture que ceux prélevés avant la mise en culture ;

- La deuxième hypothèse concernerait une augmentation systématique liée à l'enfouissement du « bozaka », son système racinaire et sa biomasse aérienne. L'enrichissement relatif en azote organique pourrait indiquer la décomposition de ces résidus allant vers une réduction du rapport C/N donc des résidus de plus en plus difficilement décomposables ou humifiées.

2.4.1.3 Evolution de phosphore assimilable du sol après 3 ans d'apport

Selon la figure 3.13, l'augmentation de P assimilable du sol peut s'expliquer par deux possibilités, à savoir l'effet de l'apport de fumure minérale et fumure organique à forte quantité d'apport.

En ce qui concerne l'apport d'engrais chimique sous forme NPK, le phosphore qui est sous forme inorganique soluble sera disponible immédiatement pour la plante ou peut être fixé par le sol (Pichot et Roche, 1972). Ainsi, l'apport de cette fumure minérale dans le sol augmente non seulement le P susceptible d'être prélevé par la plante dans la solution du sol mais aussi la réserve en P dans la phase solide du sol qui sera disponible par la plante après différents mécanismes de libération de phosphore (Andriamaniraka, 2009 ; Rabeharisoa, 2004).

Concernant l'effet de l'apport organique, ces dernières peuvent fournir du phosphore pouvant se retrouver dans la solution du sol après une libération et une minéralisation par des microorganismes dans le sol. Dans cette étude par exemple, dans 7,5 t.ha-1 de fumier

contiennent 6 kg de P.ha-1 (Analyse LRI). A un pH de 6.6 mesuré sur ces sols, les microorganismes peuvent transformer efficacement les matières organiques minéralisées en premier par l'action des champignons (Andriamaniraka, 2009).

Deuxièmement, l'incorporation de la matière organique dans les sols peut augmenter le phosphore Olsen des sols. En effet, chargés négativement dans une condition d'acidité faible, les matières organiques apportées pourraient être considérées comme des concurrents des autres produits de décompositions des matières organiques (acides organiques de faible poids moléculaire, acides humiques et fulviques) et les ions phosphates, qui sont également chargés négativement dans le sol pour être fixés par des cations. Par conséquent, la complexation ou la liaison formée entre les composés organiques et les cations (aluminium ou fer) pourrait libérer les ions phosphates dans la solution du sol (Rabeharisoa, 2004).

Dans la présente étude, la teneur en phosphore Olsen des sols n'augmente qu'avec la quantité d'apport organique élevée (AC, VN), ce qui est en parfaite adéquation avec les résultats de Raharinosy (1983a) et de Rabeharisoa (2004), cité par Razafimahatratra (2009) qui ne montrent des effets de l'apport de fumier sur le phosphore Olsen qu'avec de très fortes doses d'apport organique. Dans le cas des faibles ou moyens apports organiques, le fer et l'aluminium est en excès par rapport à la matière organique, il y a plutôt augmentation du pouvoir fixateur du phosphore. Par contre, les fortes quantités de matières organiques ont tendance à rendre le fer plus mobile et provoque la formation de complexe P-Fe qui reste partiellement assimilables (Raharinosy, 1983b).

2.5 Conclusion

Les caractères chimiques des ferralsols évoluent sous l'effet de défrichement, de la mise en culture et de l'apport organique et minéral. L'apport organique et minéral n'a pas d'effet sur le maintien de statut organique des sols qui serait légèrement modifié par l'action de mise en culture avec l'enfouissement du « bozaka ». L'apport de phosphore sous forme inorganique a augmenté le phosphore Olsen des sols, tandis que le phosphore sous forme organique a un effet sur la teneur en phosphore Olsen des sols dans le cas de fortes quantités d'apport organique.

CONCLUSION DE LA PARTIE 3

L'apport de fumier, terreau d'Andralanitra et compost a augmenté d'une façon significative les rendements en maïs grains ainsi que les productions de matières sèches par rapport au témoin sans aucun apport organique. La fumure organique seule ne suffit pas. Sans NPK, les rendements cumulés obtenus sur 3 ans sont de 1,1 t.ha-1 pour le témoin sans apport et 3,5 t.ha1 pour le fumier et varient en fonction des quantités apportées de 3,0 à 7,7 t.ha-1 pour le compost, et de 2,0 à 2,7 t.ha-1 pour le terreau. Avec apport de NPK, les rendements cumulés

sur 3 ans sont de 3,8 t.ha-1 pour le témoin sans apport et 6,5 t.ha-1 avec apport de fumier varient en fonction des quantités apportées de 7,0 à 11,0 t.ha-1 avec apport de compost et de 4,6 à 7,6 t.ha-1 avec apport de terreau. L'augmentation régulière des rendements indiquent un fort arrière effet des traitements au cours des trois années. La combinaison de fumures organiques et minérales a crée les meilleures conditions de production pour les cultures, car la matière organique, en plus de l'apport des éléments nutritifs, améliore les propriétés du sol favorables à la croissance de la plante. Les engrais minéraux apportent aux plantes les éléments nutritifs qui leurs sont nécessaires, mais compensent également les phénomènes d'immobilisation des éléments nutritifs par les microorganismes impliqués dans la minéralisation des intrants organiques. Le compost a donné les rendements les plus élevés, alors que le terreau d'Andralanitra se situe au niveau des résultats obtenus avec le fumier traditionnellement utilisé dans la région. Après 3 ans de culture, le statut organique du sol n'a pas été atteint voire s'est plutôt enrichi en azote total du sol. L'apport de fumure minérale et fumure organique à forte dose a permis d'augmenter le phosphore assimilable des sols.

Cependant, si techniquement les apports de fumure organique apparaissent nécessaires pour obtenir une production végétale significative, il reste à connaître la disponibilité des produits organiques et le coût engendrés par leur utilisation. On peut noter que le terreau d'Andralanitra pourrait être une alternative au fumier de bovin avec des résultats sur les rendements équivalents. Cette ressource organique existe et renforce l'idée d'un possible transfert de « fertilité » entre la ville et le champ.

PARTIE 4 :

CONCLUSION GENERALE

Conclusion générale

Au cours de cette partie, nous cherchons à dégager les principaux résultats de notre recherche permettant d'orienter les choix techniques des agriculteurs vers une gestion intégrée des problèmes de fertilités des sols de « tanety » et des gestions et utilisation de matières organiques dans leurs systèmes de culture. Un élargissement des recherches est proposé pour une gestion durable de ces ressources organiques.

1. Retour aux hypothèses, limites de notre étude et perspectives

1.1. Hypothèse 1 : Dans l'agriculture urbaine, il y a une disponibilité des ressources organiques et une diversité des qualités organiques.

Comme cela a été mis en évidence dans la partie 1, différentes ressources organiques sont disponibles dans l'agriculture urbaine, telles que les déchets d'exploitations (fumier de bovin, fumier de volaille, fumier de porc, résidus de récoltes, déchets vert..), les déchets industriels (cendre de tabac), les déchets d'ordures ménagères et déchets urbains. Dans l'agglomération d'Antananarivo, d'après la pratique paysanne, la valeur agronomique dépend largement des matières organiques considérées. Ces propriétés déterminent la modalité d'apport (période ou date d'apport, mode d'apport localisé ou épandu en surface) et les rôles attribués des matières. D'après la perception et l'expérience paysanne, les matières organiques brutes, non brulées, ni broyées ont des valeurs amendantes et sont servis comme fumure de fond dans leur parcelle, le mode d'apport est localisé dans des trous ou canaux en fonction des cultures. Les matières organiques à texture de poudrette ou de cendre ont des valeurs fertilisantes et servent à substituer les engrais chimiques.

Les qualités organiques sont fonction de leurs propriétés chimiques (teneur en carbone, azote, phosphore,..), biologiques (taille et activité des biomasses microbiennes, dynamique de minéralisation des matières organiques), et physique (texture). L'indicateur de la valeur amendante de sol se construit autour des quantités de matières organiques apportées minéralisées (40 à 70%) en fonction de la quantité de carbone initiale dans les matières (Corg> 20%). L'indicateur de la valeur fertilisante se construit autour de C/N (<25) et des teneurs en azote initial dans les matières (> 2%) (Francou, 2005). A partir donc des résultats analytiques ainsi que des résultats d'incubations au laboratoire des différentes matières organiques disponibles dans l'agglomération d'Antananarivo, il est montré que le fumier de bovin, le fumier de volaille, le compost des feuilles, et le taroka ont des valeurs propices à l'amendement des sols c'est-à-dire ont le potentiel d'entretien des propriétés physicochimiques des sols à long terme. Les produits résiduaires organiques de type terreau issus du compostage naturel de déchets municipaux, ou le produit de Prochimad vendu comme activateur biologique du sol, ainsi que les ordures ménagères compostées ont une valeur

amendante moindre. Par contre, le guano, le fumier de volaille, et le compost Zinabio du Vohitra environnement sont typiquement des matières organiques de type fertilisant.

1.2. Hypothèse 2 : Les qualités des matières organiques exogènes influent sur la dynamique de minéralisation de carbone et d'azote des ferralsols

La présente étude a montré que la dynamique de minéralisation de carbone des sols incubés avec des fumiers a augmenté avec les quantités d'apport. Pourtant, celle des sols incubés avec des terreaux et des composts reste limitée malgré l'augmentation des quantités d'apport. Parmi les trois matières organiques testées, seul le compost fournit de l'azote minéral. A dose élevée, le fumier puise l'azote du sol par immobilisation des biomasses microbiennes.

La différence dans la composition biochimique des apports organiques (proportion du compartiment cellulose, hémicellulose et lignine) influence la différence de dynamique de minéralisation des matières organiques dans les sols. Les apports organiques à fortes proportions du compartiment CEL et HEMI (composé facilement dégradable d'après Thuriès et al, (2002)) présentent une dynamique de minéralisation de matière organique plus élevée. Busby et al (2007) ont trouvé que le taux de minéralisation de carbone organique dans les déchets bruts non compostés est significativement plus élevé par rapport à ceux dans les déchets compostés (apport organique à compartiment lignine plus élevé). Dans cette étude, la limitation du taux de minéralisation de carbone organique du terreau et compost (matière plus récalcitrante) est expliquée par la limite des sources carbonées. Par contre, le taux de minéralisation de fumier (matière plus riche en composé facilement dégradable) est limité par la disponibilité d'azote. Le terreau d'Andralanitra, malgré la faible quantité de carbone initial dans cette matière, pourra participer à l'entretien du stock de matière organique du sol. Le taux de minéralisation de carbone organique de cette matière est très faible. L'apport du compost Zinabio de Vohitra environnement, matière plus riche que le terreau d'Andralanitra provoque une minéralisation de carbone native du sol mais possède un fort pouvoir fertilisant en libérant des éléments à court terme.

1.3. Hypothèse 3 : Les services écosystémiques des sols de « tanety », la production végétale et les propriétés des sols, dépendent non seulement des apports organiques mais également des caractéristiques analytiques de ces apports

Dans la pratique traditionnelle, les modes d'apports organiques sont différents en fonction du type et rôle attribués des matières, broyées ou non, brûlées ou non, enfouis ou épandues en surface. Ainsi, des techniques d'apport localisé dans des trous, des canaux, des sillons ou au niveau de la plante sont répandues dans les agrosystèmes des pays en développement. Ce mode d'apport permet de donner directement aux plantes les éléments nutritifs dont elles ont besoin et de minimiser les pertes.

Des études des processus de minéralisation des matières organiques des sols par des incubations de sols et des apports organiques , des études d'évolution de carbone, azote et phosphore des sols après apport organique et mise en culture par des expérimentations aux champs montrent que le compost pourrait fournir d'azote minéral, et a amélioré les rendements de culture d'une façon significative, donc, cette matière pourrait être utilisée comme produit fertilisant en agriculture. Par contre, les fumiers et terreaux qui se minéralisent lentement dans le sol pourraient être utilisés comme produit d'amendement dans le sol et doivent être associés à un apport azoté pour éviter l'interaction entre sol-plantemicroorganisme.

2. Limites de notre étude et perspectives.

2.1. Limites et perspectives sur les travaux d'enquêtes

Bien que ces enquêtes aient apporté de nombreux éléments nouveaux, nous avons rencontré quelques difficultés.

~ Limite liée à la zone d'étude : comme la zone d'étude a été concernée par différentes

études effectuées autour de l'agriculture. Ainsi, les producteurs ont été sollicités à plusieurs reprises pour la collecte d'information, par des étudiants de l'Université et de l'ESSA qui mènent leur projet d'étude dans la zone, des projets comme le PRDR ou des organismes non gouvernementaux. Il en résulte l'attente d'un retour matériel ou financier, la peur des conséquences (versement de taxes, réajustement des prix). Les paysans peuvent alors fournir des réponses « toutes faites ».

~ Limite liée aux échantillonnages : les nombres d'exploitations pour l'étude de la

conduite de fertilisation sont limités.

~ Limite liée à la situation politique à Madagascar : la troisième étape de notre enquête a

eu lieu durant la crise politique à Madagascar et les paysans se méfient et se montrent réticents à nous répondre et ne pas pouvoir dégager le temps que nécessite l'entretien.

1.2.2. Limites et perspectives sur les travaux d'incubations

~ Limite liée à notre séjour : notre stage à Montpellier au sein du laboratoire de l'UMR

ECO&SOL a été limité à 3 mois seulement, en effet, la durée des incubations des sols a été limitée à 60 jours. Toutefois, pour accompagner l'interprétation des données d'incubation en terme de processus, il est important de formaliser par un modèle mathématique les résultats de minéralisation de matière organique. Il est possible que le temps d'incubation soit trop restreint. Il est cependant nécessaire de valider ces résultats et de poursuivre leur interprétation en introduisant ces données dans un modèle mathématique.

~ Limite liée à la méthodologie : Comme l'apport des matières organiques fraiches dans

les sols permettent d'apporter de différents types de microorganismes. Ceci provoque soit une accélération, soit un retardement de la dynamique des MOS. Cette étude n'a permis que de mesurer seulement les dynamiques des éléments libérés, il serait intéressant de mener une expérimentation identique et d'étudier la diversité microbienne au cours du temps d'incubation et selon des doses d'apport croissantes. On pourrait préciser alors le rôle des microorganismes contenus à la fois dans le sol mais également ceux contenus dans l'apport organique lors de son introduction dans le sol.

2.3. Limites et perspectives sur les expérimentations aux champs

~ Limite liée au temps : concernant l'étude de l'effet des apports organiques sur la

production végétale et sur les propriétés des sols, la durée de notre étude ne nous a pas permis de faire les bilans culturaux, les effets des fumures sur la nutrition minérale des plantes et les exportations des éléments minéraux par les cultures, travail qu'il faut aborder cette année.

v' Perspective liée à la méthodologie : en ce qui concerne l'expérimentation aux champs,

il est important de poursuivre l'essai et d'obtenir des données sur la durée. Un essai contrôlé sur le long terme est une richesse importante pour la recherche pour les résultats et travaux qu'il peut engendrer. Ce type d'expériences est très rare à Madagascar mais également en Afrique.

~ il serait également intéressant de conduire l'expérimentation dans l'exploitation

paysanne afin d'étudier les variabilités entre agriculteurs (lié au type de sol et histoire culturale : précédent, âge de culture, disponibilité de trésorerie pour l'achat des intrants, disponibilité des matières dans l'exploitation au moment de l'apport, type de culture).

1' Concernant la valorisation de déchets urbains, comme l'étude de la dynamique des

apports organiques utilisés dans l'agglomération d'Antananarivo a montré une faible mise à disposition d'azote, il faut traiter les déchets urbains tout en augmentant la teneur en azote dans la matière.

~ Enfin il convient bien entendu de regarder les possibilités de développement de ces

pratiques d'utilisation de différentes ressources organiques qu'un milieu urbain peut fournir. Pour cela, des études socio-économiques seront nécessaires et incontournables.

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ANNEXES

ANNEXE 1 : Le projet ADURAA (Analyse de la Durabilité de l'Agriculture dans l'Agglomération d'Antananarivo) soutenu par le programme CORUS (Ministère des Affaires Etrangères)

CORUS1 :2003-2006 et CORUS 2 : 2006-2009. D'après Aubry et al., 2005b

Le lancement du projet ADURAA en 2003 a pour origines l'inscription d'interrogations locales dans un contexte scientifique plus global. L'agriculture de l'agglomération d'Antananarivo, occupant 43% des quelques 425 km2 de l'agglomération, est très méconnue (Collectif, 2000) alors que l'urbanisation et l'industrialisation la concurrencent directement (remblais, habitat informel, rejets dans l'eau à usage agricole etc.) et que la rénovation en cours des plans d'urbanisme interrogent concrètement le devenir des espaces agricoles (Cities Alliance, 2004, Rahamefy et al, 2004).

1. Problématique d'ensemble

La question centrale du projet ADURAA porte sur la durabilité26 et les modes d'adaptation de l'agriculture urbaine aux conditions changeantes de son environnement physique et socio-économique. Elle est fondée sur l'hypothèse, fondatrice de nombreuses recherches sur l'agriculture urbaine, que celle-ci ne peut se maintenir in situ que si elle remplit des fonctions conformes aux attentes des urbains (Donadieu et Fleury, 2003). Ces fonctions peuvent être nombreuses, celle de production alimentaire de proximité restant souvent fondamentale dans les pays en développement (Mougeot, 1995 ; Moustier et Fleury, 1999). Mais d'autres fonctions peuvent être ou devenir importantes et pourraient être prises en compte dans la planification urbaine : protection de la ville contre certains risques (inondations, érosion), élimination de déchets urbains, production d'aménités pour les urbains (récréatives, paysagères) etc.

Dans le cadre du projet Aduraa, l'objectif scientifique global est de comprendre les conditions du maintien in situ de l'agriculture de l'agglomération d'Antananarivo à travers l'analyse de ce qu'elle est aujourd'hui et des fonctions qu'elle remplit ou peut remplir pour la vile. L'agriculture de l'agglomération est un objet d'étude à connaître dans sa diversité actuelle et son évolution en relation avec la croissance urbaine : l'intérêt, ou non, de maintenir l'agriculture par rapport à d'autres formes d'utilisation de l'espace (dont les formes bâties) est a priori variable selon les sites, une vocation

26 1 on entend ici par agriculture durable une agriculture qui soit économiquement viable, socialement vivable et qui préserve les ressources écologiques dans ses processus de développement, pour le présent et pour le futur (notion de solidarité intergénérationnelle de la notion de développement durable dans le rapport Bruntland « Our Common Future » de 1987). Dans le contexte urbain, la durabilité de l'agriculture renvoie pour beaucoup, mais pas exclusivement, aux conditions de pérennisation in situ de l'occupation agricole de l'espace, considérant que la construction sur un espace agricole est un phénomène largement irréversible

opérationnelle du projet étant d'éclairer ces décisions stratégiques à partir de l'analyse des fonctions de l'agriculture. L'hypothèse a été faite que la diversité des systèmes agricoles, les problèmes techniques et économiques rencontrés et les fonctions que l'agriculture peut remplir vis-à-vis de la ville sont déterminés d'une part par la localisation géographique et notamment la distance et l'accessibilité de la ville (jouant directement sur les possibilités d'emploi en ville, de vente des produits, mais aussi plus indirectement sur la pression foncière ou la rareté de la main d'oeuvre), et d'autre part par l'accès différencié aux facteurs de production et en premier lieu, l'accès quantitatif et qualitatif à l'eau (premier facteur de production agricole dans la zone a priori et ressource objet de compétitions d'usage avec la ville).

2. Structuration et composition du projet

Dès le départ, la conception du projet a été pluridisciplinaire afin de pouvoir couvrir les aspects afférents à la connaissance de l'état et des diverses fonctions et contraintes de l'agriculture urbaine. Une équipe de 7 chercheurs a été constituée (Tableau 1) appartenant à diverses disciplines et institutions françaises et malgaches

Le projet encadre de 7 à 9 mémoires de fin d'études d'ingénieur ou DEA (Chimie, Géographie) et mène trois thèses de Doctorat (agronomie, géographie, chimie de l'environnement)

ADURAA est structuré autour de trois fonctions essentielles que remplirait l'agriculture et de deux contraintes majeures qu'elle rencontre : la fonction d'approvisionnement alimentaire, celle de réserve foncière pour l'extension urbaine et celle en émergence d'élimination des déchets urbains. Cette agriculture fonctionne sous contrainte majeure de la maîtrise de l'eau, en quantité et en qualité. Le projet est structuré (Figure 1) autour de 6 thèmes. Parmi eux, le thème de la Valorisation des déchets urbains vise à renforcer, à travers l'insertion

possible de ces déchets dans les pratiques agricoles, les liens entre agriculture urbaine et ville. En cours de route, le projet a pu compter sur la participation active du Dr Pierre François Chabalier (CIRAD Relier puis équipe canne Ile de la Réunion), intervenant en soutien des travaux de chimie et d'agronomie des thèmes IV, V, VI. Les liens entre les disciplines sont de trois types : à travers des sites communs, choisis en concertation avec nos partenaires institutionnels (notamment les communes) ; à travers des produits communs ou des systèmes de production communs, où une approche par plusieurs disciplines permet de mieux comprendre les rôles de ces produits ou les contributions de ces systèmes ; à travers un objet commun (le sol par exemple, interface entre chimie et agronomie pour comprendre les répercussions de la pollution industrielle des eaux sur la riziculture

1.1. Diversité de l'Agriculture urbaine de l'agglomération d'Antananarivo

Carte : sites d'étude pour la diversité de l'Agriculture 1.2. Typologie de système d'activité et de production

1.3. Répartition entre sites

ANNEXE 2 : Valeurs agronomiques des apports organiques

Tableau 1. Caractéristique chimique des matières organiques testées

 

C (%)

N (%)

P (%)

Fumier

33,4

1

0,22

Terreau Andralanitra

9

0,6

0,86

Compost Vohitra

29,6

0,6

0,62

Tableau 2 : Paramètres de la relation linéaire entre la quantité de C apporté et le C dégagé sous forme de CO2 après 60 jours d'incubation.

Organic Matter

Parameters

Valeur

Ecart-type

t

Pr > |t|

Compost

Constante

6384

458

13.927

< 0.0001

 

Quantity of C supply

0.061

0.027

2.279

0.046

Manure

Constante

4600

533

8.635

< 0.0001

 

Quantity of C supply

0.166

0.031

5.339

0.000

MWNC

Constante

4139

834

4.965

0.001

 

Quantity of C supply

0.587

0.049

12.044

< 0.0001

Figure 1 : Evolution de pH du sol incubé avec des matières organiques à doses croissantes

Rate of C supply 0.5

 
 
 

Figure 2: Evolution des biomasses microbiennes dans les ferralsols au cours des incubations des sols avec différentes matières organiques à doses croissantes

Terreau Andralanitra (MWNC) Fumier (Manure) ZinaBio Vohitra (Compost)

Rate of C supply 1

Rate of C supply 1.5

Rate of C supply 3

Figure 3 : Evolution des quantités de Nitrate ( ) et d'Ammonium ( ) dans les sols incubés avec différentes doses d'apport de matières organiques compost (Compost), terreau d'Andralanitra (MWNC) et de fumier (Manure). L'évolution des teneurs en Nitrate et en Ammonium du sol sans apport est représentée en trait pointillé et trait continu.

pgNg-1

100

50

0

-50

-100

Rate of C supply 0.5

120

MWNC Manure Compost

100

80

60

40

pgNg-1

20

0

0 20 40 60

Days

Rate of C supply 1.5

0 20 40 60

300

250

200

150

180

Rate of C supply 1

100

80

pgNg-1

60

160

140

120

40

20

0

0 20 40 60

Days

100

Rate of C supply 3

0

0 20 40 60

-100

pgNg-1

300

200

700

600

500

400

100

90

80

70

60

50

pgN
·g-1

40

30

20

10

0

250

200

150

100

pgN
·g-1

50

0

350

300

250

200

pgN
·g-1

150

100

50

0

0 20 40 60

0 20 40 60

0 20 40 60

0 20 40 60

120

60

100

50

80

40

pgN
·g-1

pgN
·g-1

60

30

40

20

20

10

0

0

j

jours

NH4

our

Days

14

12

10

ligN.g-1

8

6

4

2

0

3.5

0

0.5

3

1

2.5

1.5 3

2

ligN.g-1

1.5

1

0.5

0

0 20 40 60

ay Days jours

ys

jours jours

Figure 5: Azote minérale en fonction du nombre de jours d'incubation pour des doses d'apport croissantes et 3 types de matières organiques. Les barres d'erreur représentent les standard error

171

0 20 40 60

0 20 40 60

120

100

80

pgN
·g-1

60

40

20

0

60

50

40

pgN
·g-1

30

20

10

0

0 20 40 60

Days

jours

0 20 40 60

ANNEXE 3 : Caractéristique chimique et quantités des apports organiques utilisés lors des expérimentations aux champs

Tableau 3 : Caractéristiques chimiques des apports organiques année 2006

 

Carbone (%)

Azote (%)

Phosphore (%)

Fumier

33,4

1

0,22

Terreau

9

0,6

0,86

Compost Vohitra

29,6

0,6

0,62

Tableau 4 : Caractéristiques chimiques des apports organiques année 2007

 

Carbone (%)

Azote (%)

Phosphore (%)

Fumier

33,06

1,28

0,22

Terreau

17,09

0,76

0,32

Compost Vohitra

18,23

1,04

0,6

Tableau 5 : Caractéristiques chimiques des apports organiques année 2008

 

Carbone (%)

Azote (%)

Phosphore (%)

Fumier

10,73

0,64

0,05

Terreau

11,08

0,72

0,24

Compost Vohitra

25

1,41

0,42

Quantité de matière organique apportée par an (kg.ha-1 de masse sèche)

 

2006

2007

2008

Fumier

2947,5

3453,75

3960

VC (Compost dose carbone)

3330

3756,43

4183

AC(terreau dose carbone)

10746

10745,5

10746

VN (compost dose azote)

5022,5

5665,63

6309

AN (terreau dose azote)

5197,8

5148,59

5099

VP (compost dose phosphore)

754,81

851,463

948,1

AP (terreau dose phosphore)

1047,1

1037,2

1027

RESUME

Sur les Hautes Terres Malgaches, les collines ou « tanety » représentent une ressource en terre cultivable notamment pour le développement de l'agriculture urbaine à Antananarivo. Cependant, les sols de la famille de ferralsol, qui couvrent les pentes de ces collines, présentent des contraintes biophysiques et chimiques pour la production végétale. Dans ce contexte , les apports organiques comme amendement ou fertilisant sont essentiels et nécéssaires dans les pratiques agricoles. Ce travail a pour objectifs spécifiques d'identifier les pratiques des agriculteurs en zone urbaine et périurbaine de fertilisation ou d'amendement organique, d'estimer la qualité et la valeur agronomique des matières organiques utilisées dans ces systèmes de culture, et enfin, d'étudier expérimentalement l'effet de la qualité des matières organiques sur les services écosystémiques du sol. Nous avons fait des enquêtes en milieux urbains et périurbains, des incubations des sols avec trois types de matières organiques à dose d'apport croissante en milieux contrôlés et enfin, des expérimentations au champs. Dans l'agriculture urbaine et périurbaine, les ressources et les qualités organiques sont diverses, mais la principale ressource utilisée demeure les effluents d'élevage. Le terreau, criblage des résidus de la décharge d'Andralanitra, pourrait être utilisé mais il est nécessaire d'améliorer sa qualité en terme de teneur en matières organiques ou éléments nutritifs. La minéralisation in vitro du carbone et de l'azote organique d'un ferralsol amendé avec des apports organiques est fonction de la qualité des matières mais ce facteur qualité interagit avec un facteur quantité apporté. Dans des conditions de laboratoire, le taux de minéralisation d'une matière organique apparaît inversement proportionnel à la quantité de matière organique introduite dans un sol. Dans un essai au champ, les apports organiques sur un sol de tanety ont eu un effet significatif sur la production végétale ainsi sur des propriétés chimiques du sol. Le compost de déchets d'abattoir et de déchets verts est apparu comme un bon produit organique pour remplacer le fumier. Le terreau n'a pas apporté d'avantages comparatifs par rapport au fumier de bovin.

Mots-clés : Matières organiques, ferralsols, déchets urbains, valeur amendant, valeur fertilisant, Antananarivo

ABSTRACT

In the Malagasy highlands, hills or "tanety" represent a resource for new cultivated area, particularly for the development of the urban agriculture in Antananarivo. However, the ferralsols which cover the slopes of these hills, present biophysics and chemical constraints on the vegetable production. In this context, the contributions of organic matter as amendment or as fertilizer are essential and necessary for agricultural practices. In order to verify this hypothesis, questionnaires have been performed to identify the practices of the farmers in urban and peri-urban zone in term of fertilization or organic amendment. Then, in controlled environments, we have conducted incubations of three types of organic matters (manure, compost of waste of slaughterhouse and green waste, the sifting of the residues of the discharge of Andralanitra or «terreau») to estimate quality and agronomic value of each sample. To reach this objective, doses of organic matters were regularly enhanced. Finally, we studied the effect of organic matters quality on the ecosystemic services of the soil in a 3-years field-experiment. In the urban and peri-urban agriculture farming, there are various resources and organic qualities, but the effluents of breeding remain the principal used resource. The «terreau» could be used but it is necessary to improve its quality in term of organic matters contents or nutrients. In ferralsol amended with organic matter in vitro, the mineralization of carbon and nitrogen depends on the quality of the materials. This factor quality interacts with a factor brought quantity. In laboratory conditions, the rate of mineralization of an organic matter conversely seems proportional to the quantity of organic matter introduced into the soil. In the field experiment, the organic contributions on tanety have a significant effect on the vegetable production, so on chemical properties of the soils. The compost appears as the good organic product to replace the fertilizer. The «terreau» does not provide comparative advantages with regard to the manure.

Key words : Organic matter, ferralsols, urban waste, amendante value, fertilizer value, Antananarivo