Essai comparatif de la qualité fertilisante d'Azolla Cristata et d'autres fumures (fiente, lisier et urée )

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LA FERTILISATION ET SUR AZOLLA.

1.1.  FERTILISATION

La fertilité est la capacité d'un milieu à produire. Il s'agit d'une notion dépendant d'une part des fonctions productives assignées à ce milieu, et d'autre part des techniques mobilisables pour transformer le milieu et le coût de leur mise en oeuvre (MINISTERE DES AFFAIRES ETRANGERES, 2002).

Cette capacité repose sur un ensemble des propriétés formant les caractéristiques physiques, biologiques et chimiques du sol lui-même, telles sa structure ; sa profondeur ; sa teneur en éléments nutritifs, en humus ; son pouvoir d'absorption et sa teneur en éventuels éléments toxiques.

La fertilisation est l'enrichissement du sol par des engrais et elle a pour buts :

- d'améliorer ou de maintenir les caractéristiques du sol citées ci-dessus, aptes à optimiser l'absorption par les plantes, des éléments nécessaires à leur croissance et au rendement ;

- d'assurer la complémentarité des fournitures nécessaires en provenance du sol (FALISSE et LAMBERT, 1994).

Les engrais sont des produits riches en éléments minéraux nécessaires aux plantes. Ils peuvent être naturels, transformés, synthétisés par l'industrie chimique ou sous-produits industriels (MINISTERE DES AFFAIRES ETRANGERES, 2002). Ils sont de deux types : organique et minéral.

1.1.1. ENGRAIS ORGANIQUES

a) Fumier de ferme

Le fumier de ferme est constitué par un mélange de litière et de déjections animales ayant subi des fermentations plus ou moins poussées en étables et en tas. Sa composition varie dans très larges limites suivant la nature et la proportion des matières en présence (litière, excréments). La composition des excréments varie, à son tour, suivant l'espèce animale, l'âge et la production des animaux et le régime alimentaire de ceux-ci (AL HASSANI et PERSOON, 1994).

DOUCET (2001) affirme que le fumier le plus riche est celui de volaille, suivi de celui de cheval, de mouton, et de porc. Le fumier peut être épandu sur tous les sols et presque toutes les cultures.

b) Purin

C'est un engrais organique constitué d'une fraction de liquide qui s'écoule du fumier mis en tas, principalement composé des urines des animaux. La qualité des purins dépend du mode de gestion du bétail et de la dilution par les eaux de pluies ou de lavage (MAZOYER, 2002).

c) Lisier

C'est le mélange de déjections liquides et solides des animaux d'élevage et d'eau, et un excellent engrais organique, particulièrement riche en azote. En République Démocratique du Congo, on le trouve dans les élevages des porcs.

d) Compost

Le compostage est le traitement de nombreuses matières végétales ou animales en vue de faire démarrer, en milieu normalement anaérobie, une fermentation aérobie en atmosphère confinée dont l'effet sera la prolifération de micro-organisme avec réorganisation de matières minérales dont l'azote nitrique et ammoniacal (AL HASSANI et PERSOON, 1994).

Les différents éléments qui entrent dans la composition du compost sont :

- déchets organiques de domicile ;

- résidus d'origine animale ;

- déchets agricoles (pailles, broussailles, résidus de récoltes) ;

- boues des rivières et des étangs ;

- déchets agro-industriels (résidus de scieries, pulpes...) ;

- 1 à 2% de terre argileuse.

Dans les tropiques, le temps de compostage est de huit semaines minimum, mais réellement achevé au bout de 16 semaines. La durée de la phase de maturité dépend de l'usage qu'on veut faire du compost.

e) Engrais verts

C'est une façon d'apporter de la matière organique au sol. La technique consiste à enfouir une plante feuillue, des feuilles d'arbres ou de buissons pour améliorer les propriétés physico-chimiques du sol et l'enrichir en humus.

La culture d'une légumineuse comme engrais vert permet aussi la fixation de l'azote atmosphérique. La quantité fixée par hectare varie d'une culture à l'autre, et peut être en moyenne de 30 à 40 kg. La technique d'engrais verts nécessite une bonne quantité d'eau pour sa décomposition dans le sol (FAO, 1987).

f) Déchets de végétaux

Beaucoup de résidus végétaux peuvent être utilisés comme fumures organiques :

- feuilles mortes ;

- déchets agroalimentaires tels que les bagasses de canne à sucre, les pulpes de café, les écorces des noix de coco, d'arachides, les résidus des scieries, les balles de riz ;

- les pailles de céréales.

g) Déchets d'origine animale

D'après DOUCET (2001), les principaux engrais organiques d'origine animale sont :

- sang desséché ;

- déchets d'abattoir desséchés ;

- farines de poisson ;

- poudre d'os.

1.1.2. LES ENGRAIS MINERAUX

a) ENGRAIS AZOTES

Engrais nitriques 

Ils contiennent de l'azote sous la seule forme nitrique NO₃ :

- le Nitrate de Sodium (NaNO₃) : 16% N et 30,5% de Na₂O ;

- le Nitrate de Calcium Ca(NO₃)₂ : 15,5% de N et 34% de CaO ;

- le Nitrate de Calcium et magnésium [Ca, Mg(NO₃)₂] :

15% de N, 46% de la CaO et 80% de MgO ;

- le Nitrate de Potassium (KNO₃) : 18% de N et 46% de K₂O

Les engrais nitriques sont vendus sous forme granulée et utilisés en culture spéciale. On les emplois généralement en cours de végétation au moment où la culture est en pleine croissance.

Engrais ammoniacaux

Ils fournissent de l'azote sous forme ammoniacale, NH₄⁺ :

- Le sulfate d'ammoniaque [(NH₄)₂ SO₄]: 21% de N

et 61% de SO₃ ;

- L'ammoniac anhydre [NH₃]: 82% de N, il est injecté dans le sol.

Engrais ammoniaco-nitrique

Ils contiennent l'azote sous les deux formes : ammoniacales et nitriques :

· Les ammonitrates : (SCHVARTZ et COL, 2005) affirment que ce sont des engrais simples les plus utilisés en raison de leur teneur élevée en azote, de leur bonne conservation, de leur facilité d'emploi et de leur efficacité agronomique due à leur composition (mi-nitrique, mi-ammoniacale).

Ils sont habituellement sous forme granulée et sont disponibles sous deux dosages : ammonitrates à 27% ou 33,5% de N.

· Les ammonitrates enrichis en SO₃ et/ou MgO : leur dosage est de 25 à 28% de N, 20 à 35% de SO₃ et 8% de M_gO.

Autres formes

· L'urée [CO(NH₂)₂] : 46% N : c'est un engrais azoté solide et plus concentré. Il est souvent sous forme perlée ou granulée.

· Les solutions azotées : sont généralement employées en couverture sur les cultures en cours de végétation.

· La cyanamide calcique (CN₂Ca) : 18 à 21% de N. c'est un produit peu utilisé (SCHVARTZ et COL, 2005).

b) ENGRAIS PHOSPHATES

Les engrais phosphatés sont caractérisés par leur teneur en phosphate, exprimée en anhydre phosphorique P₂O₅, et par leur solubilité dans différents réactifs (MAZOYER, 2002).

MINISTERE DES AFFAIRES ETRANGERES (2002), distinguent les engrais phosphatés suivants leur solubilité en :

v Engrais phosphatés insolubles : les phosphates naturels moulus, utilisés dans les sols acides où ils se solubilisent lentement. Ils sont parfois vendus sous le nom d'hyper phosphate. La teneur minimale en P₂O₅ totale est de 28 à 38% ;

v Engrais phosphatés hyposolubles : insolubles dans l'eau mais solubles dans les acides organiques. Le phosphal est du phosphate alumino-calcique de Thiès calciné et broyé.

La teneur en P₂O₅ est de 34,5% ;

v Engrais phosphatés solubles, les plus employés sont :

· Le Super phosphate simple (SSP) : [CaH₄(PO₄)₂], 16 à 24% de teneur en P₂O₅, 9 à 12% en S, 28% en CaO. Il est donc particulièrement bien adapté aux cultures qui ont besoin de Ca, P et S, comme l'arachide ;

· Le Super triple (TSP) : [CaH₄(PO₄)₂]. La teneur minimale en P₂O₅, 45%, en CaO, 20% ;

· Les phosphates d'ammoniaque sont des engrais très concentrés :

- Phosphate monoammonique (MAP) : [(NH₄)H₂PO₄].

La teneur minimale en P₂O₅, 54% ; en N, 11% ;

- Phosphate diammonique (DAP) : [(NH₄)₂H₂PO₄].

La teneur minimale en P₂O₅, 46 à 48%; en N, 16 à 18%.

· Le Nitro-phosphate : la teneur minimale en P₂O₅ est de 60 à 80%.

· Les phosphates partiellement acidulés (25 ou 50% de quantité d'acide ajouté).

· Les phosphates condensés ou polyphosphates d'ammoniaque très concentrés, mais peu utilisés (engrais liquides).

c) ENGRAIS POTASSIQUES

v Chlorure de Potassium (KCl) : il est pur et se présente sous forme granulée. Il titre 60% de K₂O.

v Sulfate de Potassium (K₂SO₄) : il titre 50% de K₂O et 43% de SO₃, en raison de sa faible salinité, il est beaucoup utilisé en culture maraîchère de plein champ.

v Patient Kali (K₂SO₄, MgSO4) : c'est un sulfate double de Potassium et de Magnésium. Il titre 30% de K₂O, 54% de SO₃ et 10% de M_gO.

1.2. AZOLLA

Azolla est une petite fougère aquatique réalisant une symbiose héréditaire avec Anabaena azollae, cyanobactérie diazotrophe, capable d'utiliser le diazote (N₂).

Cette association se caractérise par une productivité élevée des substances azotées et une forte teneur en protéines.

Les protéines confèrent à Azolla des qualités fertilisantes et alimentaires, reconnues et exploitées empiriquement depuis de nombreux siècles en Chine et au Vietnam (FAO, 1978).

Généralement appelée « fronde », une plante d'Azolla est constituée d'une tige principale, croissant à la surface de l'eau avec des feuilles alternes ainsi que des racines adventives se formant à intervalle réguliers. A l'aisselle de certaines feuilles se développent des tiges secondaires ayant les mêmes caractéristiques que la tige principale. Elles portent à leur tour les tiges de troisième ordre. Chaque feuille est bilobée : un supérieur, flottant et chlorophyllien et ; l'autre inférieur, immergé chlorotique (VAN HOVE et AL, 1983) [photo1].

Photo 1 : Frondes, plantes d'Azolla.

1.2.1. REPRODUCTION

Chez Azolla, il existe 2 modes de reproduction : la reproduction sexuée ou générative et la reproduction assexuée ou multiplication végétative.

La reproduction se fait par voie végétative dans les conditions climatiques favorables et par voie générative en saison défavorable caractérisée par la chaleur ou le froid intense (BECKING, 1979). Azolla est hétérosporé.

La symbiose est maintenue durant le cycle sexuel. Les cellules d'Anabaena, notamment les akinètes (akinétospores) sont enfermées à l'intérieur des macrosporocarpes. Elles sont enfoncées dans une cavité sous le chapeau de l'indusie du macrosporange.

Après fécondation de l'oosphère, un zygote se forme et se développe en sporophyte avec son algue associée (Figure 1).

Figure 1. : Schéma de la reproduction sexuée et végétative d'Azolla

1.2.2. CONDITIONS ECOLOGIQUES

Azolla est une plante fragile qui exige un certain nombre de facteurs pour vivre, pour se développer et pour croître. Parmi ces facteurs on peut citer : l'eau, la température, la lumière (RAHAGARISON, 2005).

Besoins en eau

Azolla est une plante aquatique qui ne résiste pas à un taux d'humidité inférieure à 60%, elle est très sensible à la sécheresse et meurt en quelques heures si le sol s'assèche (BECKING, 1979).

La nutrition minérale d'Azolla est favorisée par une couche d'eau n'excédant pas 5 à 10 cm, puisque les racines sont proches du sol.

Plante d'eau douce, Azolla ne supporte qu'un certain degré de salinité, allant de 0,05 à 0,1%. Sa croissance s'arrête dans une solution contenant 1,3% de sels (HALLER et AL, 1974).

Température, lumière

Azolla s'adapte à des conditions climatiques extrêmement variées. Elle peut survivre entre 15°C et 40°C (RAHAGARISON, 2005). Pour l'intensité lumineuse, en conditions thermiques optimales, la saturation est atteinte à environ 50% de l'intensité maximale. La croissance reste cependant bonne même aux intensités lumineuses maximales (BECKING, 1979).

pH

Azolla est particulièrement tolérant en ce qui concerne le pH du milieu. Il survit dans une gamme allant de pH 3,5 à 10 et sa croissance est pratiquement identique de pH 4,5 à 7 (ASHTON, 1974).

1.2.3. BESOINS NUTRITIONNELS

Le besoin en minéraux d'Azolla comprend les macroéléments (P, K, Ca, Mg et Mn) et les microéléments (Fe, Mo, Co). Les carences en ces éléments entraînent les diminutions des croissances (BECKING, 1979). Mais la caractéristique la plus remarquable dans ce domaine nutritionnel est l'indépendance totale à l'égard de la source d'Azote. Azolla croit parfaitement en absence d'azote combiné (VAN HOVE et AL, 1983).

1.2.4. USAGE

Azolla est utilisé comme :

- Engrais azoté pour le riz ;

- Aliment pour animaux d'élevage tels que : canards, poules, porcs et même poissons (FAO, 1978).

Un certain nombre d'avantages secondaires a été attribué à Azolla :

- diminution des pertes d'eau par évaporation ;

- effet herbicide dû au tapis d'Azolla qui empêche les plantules de mauvaises herbes de croître ;

- réduction de la prolifération des moustiques ;

- amélioration de la texture du sol (RAHAGARISON, 2005).

Ces applications ne sont pas seules possibles. En effet, des recherches sont entreprises en vue d'évaluer le potentiel d'utilisation d'Azolla comme :

- engrais verts pour des cultures sur terre ferme après compostage ;

- aliment pour des animaux autres que ceux mentionnés ci-dessus et pour l'homme ;

- matière première pour digesteur biométhane.

1.2.5. SYSTEMATIQUE

Azolla appartient à :

- l'embranchement des Ptéridophytes ;

- la classe des Filicophytes ;

- l'ordre des Salviniales ;

- genre Azolla. Selon KONAR et KAPOOR (1974), Azolla constitue le seul genre de la famille, alors que HILLS et GOPAL (1967) classent ce végétal dans la famille des Salviniacées, qui comprend deux genres : Azolla et Salvinia.

Azolla est un genre réparti en deux sections ou sous-genres qui se différencient par le nombre des flotteurs des mégaspores (MOORE, 1969), et qui sont :

- Azolla ou Euazolla,

- Rhizosperma .

v Section Azolla ou Euazolla

EVRARD et VAN HOVE (2004), distingue deux espèces dans cette section :

- Azolla cristata ;

- A. filiculoides.

v Section Rhizosperma

Cette section comprend également deux espèces :

- A. nilotica, présent uniquement dans l'Est de l'Afrique, du Soudan au Mozambique. En RDC, elle est présente dans la Province Orientale ;

- A. pinnata, dont il existe deux variétés :

· A. pinnata var. pinnata : présente dans toute l'Afrique subsahélienne ainsi qu'à Madagascar et en Australie. Elle est largement répandue en RDC.

· A. pinnata var. imbricata : présente en Asie (Inde, Vietnam, Chine, Malaisie, Indonésie, etc.)

1.3. ANABAENA AZOLLAE

Cyanobactérie qui se présente sous forme de filaments non ramifiés, constitués de deux types de cellules : le premier formé des cellules végétatives plus nombreuses et plus petites, le deuxième constitué des hétérocystes. Ces dernières sont les sièges de la fixation de l'Azote atmosphérique (BLONDEAU, 1980).

Le développement d'Anabaena azollae est synchrone avec celui d'Azolla lors de la formation de la cavité de la feuille (HILLS et GOPAL, 1967). Au départ, les filaments d'Anabaena générateurs de la colonie dans le méristème apical de la fougère, sont formés uniquement de cellules végétatives. Lorsque le développement de la cavité foliaire commence, les hétérocystes commencent aussi à se différencier des cellules végétatives (PETERS et AL, 1982). Les deux types de cellules d'Anabaena communiquent entre eux par l'intermédiaire d'un pore (BLONDEAU, 1980).

La symbiose hôte-bactérie permet des échanges mutuels entre les deux partenaires s'effectuant comme suit : Azolla fournit à l'algue des composés carbonés, par contre l'Anabaena approvisionne son hôte en composé azotés (ASHTON, 1974). Ces échanges entre hôte et endophyte se font grâce aux poils pluricellulaires provenant des cellules épidermiques qui bordent la cavité foliaire d'Azolla où loge Anabaena (VAN HOVE et AL, 1983).

Anabaena azollae appartient à :

- l'embranchement des Cyanophycophytes ;

- la classe des cyanophyceae ;

- l'ordre des Nostocales ;

- la famille des Nostocaceae ;

- le genre des Anabaena ;

- l'espèce : Anabaena azollae