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

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

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

PARTIE 2 :

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 2.11: 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 2.16: 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

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).

² Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement

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.

- 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.

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.

P R O B

L
E

M
A

T
I

U
E

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

LISTE DES TABLEAUX

PARTIE 1 :

PARTIE 2 :

PARTIE 3:

INTRODUCTION GENERALE

INTRODUCTION GENERALE