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Estimation des besoins en N, P et K du basilic (Ocimum basilicum L.) par le module DSSB et gestion optimale de N dans la Région Maritime du Togo

( Télécharger le fichier original )
par Ayi Koffi ADDEN
Université de Lomé - Diplôme d'Ingénieur Agronome 2005
  

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No d'ordre : 05/04/PV

UNIVERSITE DE LOME
ECOLE SUPERIEURE D'AGRONOMIE
BP : 1515 Tel : (228) 225 41 97
Lomé, Togo

UN CENTRE INTERNATIONAL POUR
LA FERTILITE DES SOLS ET LE
DEVELOPPEMENT AGRICOLE
BP : 4483 Tel : (228) 221 79 71
Lomé, Togo

MEMOIRE

Présenté en vue de l'obtention du grade

d 'INGENIEUR AGRONOME

(Option : Production Végétale)
par

ADDEN Ayi Koffi

Thème :

ESTIMATION DES BESOINS EN AZOTE,
PHOSPHORE ET POTASSIUM DU BASILIC
(Ocimum basilicum L.) PAR LE MODULE DSSB ET
GESTION OPTIMALE DE L'AZOTE DANS LA
REGION MARITIME DU TOGO

Soutenu publiquement le 19 décembre 2005 devant le jury d'examen ainsi composé : Président : Dr Kofi AGBEKO, Maître -Assistant, ESA-UL

Membres : Dr Jean M. SOGBEDJI, Maître -Assistant, ESA-UL

Dr Abdoulaye MANDO, Chef Programme PGRN, IFDC-Division Afrique M. Prissiwè HEMOU, Ingénieur Agronome, Darégal Equatorial

Dr Kokou A. A. AMOUZOUVI, Maître -Assistant Délégué, ESA-UL

i

Préface

La présente étude fait partie intégrante des activités du projet «Gestion Intégrée de la Fertilité des Sols (GIFS) pour le basilic en production péri-urbaine à Lomé». C'est un projet collaboratif entre IFDC (Un Centre International pour la Fertilité des Sols et le Développement Agricole) et Dare gal Equatorial (Société agro-alimentaire spécialisée dans la production des plantes aromatiques, une filiale du groupe familial Darôme de France) qui couvre la période de janvier 2003 à août 2005.

L'objectif global de ce projet est de développer des stratégies de gestion intégrée de la fertilité des sols qui relèvent le niveau des rendements sur les exploitations de Dare gal Equatorial.

Dans le cadre des liens qui unissent l'IFDC et l'ESA-UL (Ecole Supérieure d'Agronomie de l'Université de Lomé), ce projet a accueilli deux étudiants de cette école pour leurs mémoires d'Ingénieur Agronome. Ils ont respectivement couvert les deux phases du projet à savoir (i) le développement des stratégies GIFS pour le basilic et (ii) le développement d'un module d'estimation des besoins en azote, phosphore et potassium du basilic. Nos travaux se situent dans le cadre de la seconde phase du projet.

Le présent document traite donc de l'utilisation des Outils d'Aide à la Décision (OAD) pour orienter la fertilisation minérale du basilic.

ii

Remerciements

La planification, l'exécution des travaux et la rédaction du présent mémoire sont certes de mon ressort, mais, il ne verrait le jour s'il n'a guère connu le support et la contr ibution d'un certain nombre de personnes et d'institutions dont les interventions m'ont permis de comprendre et de mieux distiller les idées.

L'IFDC, mon institution hôte pour le mémoire, restera pour moi un centre de référence de par la qualité des travaux qui s'y déroulent. Je voudrais remercier le Directeur, M. Rob J. J. Groot, et à travers lui tout le personnel dudit centre.

L'Ecole Supérieure Agronomie (ESA) de l'Université de Lomé, mon institution de formation, et Daregal Equatorial, l'institution partenaire dans le cadre du projet qui m'a accueilli, ont fructueusement contribué à ma formation. Qu'ils en soient remerciés.

Qu'il me soit permis d'exprimer et de témoigner de ma sincère gratitude à l'endroit des personnes suivantes :

-M. Kofikuma A. Dzotsi, mon maître de stage au sein de l'IFDC. Il a manifesté beaucoup de promptitude à l'égard de mon travail et a fait de moi ce que je suis aujourd'hui. Même depuis l'Université de Floride aux USA, où il poursuit ses travaux, il n'a aucunement cessé de m 'or ienter par ses analyses critiques pour la finalisation de ce travail.

-Dr Abdoulaye Mando, chef du programme PGRN de l'IFDC qui m'a apporté de fructueuses assistances. Ses commentaires et ses suggestions ont énormément enrichi ce document.

-Dr Kokou A.A. Amouzouvi et M. Amen Nenonene, Enseignants Chercheurs à l'ESA qui ont bien voulu co-diriger ce mémoire. Les fonctions académiques qu'ils ont assurées et les commentaires qu'ils ont apportés aux versions successives de ce document, l'ont amélioré.

-Dr Marco C. S. Wopereis, ex-Chef du programme PII (actuel PGRN) de l'IFDC, actuel Directeur du Département de Culture Annuelle du CIRAD en France. Quoique nos contacts physiques aient été de courte durée, il a contribué de manière exceptionnelle à l'édification de mes connaissances dans le cadre de ce travail.

-Dr Jean M. Sogbédji, qui, depuis Cornell University (USA), n'a cessé de répondre à mes nombreux courriels. Ses orientations vers les ressources bibliographiques appropriées et des commentaires minutieux tout au long de ce travail m'ont été plus que bénéfiques. Davantage, il a accepté de siéger dans le jury d'examen de ce mémoire.

-Dr Kofi AGBEKO, Directeur de l'ESA, qui, malgré ses multiples occupations, a bien voulu présider le jury d'examen de ce mémoire.

- M. Prissiwè HEMOU, Directeur du département agricole de Darégal Equatorial, qui a bien voulu siéger dans le jury d'examen.

Que MM. Adonko F. Tamélokpo, Kodjovi G. S. Ezui, Kossivi Koukoudé (IFDC) et Napo Tchandikou (Darégal Equatorial) trouvent ici ma profonde gratitude pour leurs interventions promptes et diverses dans ce travail.

A tous mes collègues de la promotion 2000-2005 de l'ESA et à mes relations proches et lointaines qui m'ont conseillé et encouragé jusqu'à ce jour, j'exprime mes vifs remercie ments.

A ma mère D. A. G. et mon grand-père D. K. A., je dois une reconnaissance infinie pour leurs assistances morales et financières jusqu'à ce jour.

iii

Sommaire

Pages

INTRODUCTION 1

CHAPITRE 1: REVUE DE LA LITTERATURE 3

1.1 Introduction 4

1.2 Importance socio-économique du basilic 4

1.3 Utilisation du basilic 5

1.4 Biologie du basilic 5

1.4.1 La botanique 5

1.4.2 L'écologie de la plante 6

1.5 Culture du basilic 7

1.5.1 Les travaux du sol 7

1.5.2 Le semis 7

1.5.3 La production du basilic 7

1.5.4 L'entretien et les traitements phytosanitaires 8

1.5.5 La récolte et la conservation 9

1.6 Contrainte de production du basilic au Togo 9

1.7 Nutrition du basilic 10

1.7.1 Les besoins nutritionnels des plantes 10

1.7.2 La gestion des nutriments du sol 11

1.7.3 Les recommandations de fumures 12

1.7.4 Les limites des recommandations de fertilisants 13

1.8 Outils d'Aide à la Décision 13

1.8.1 Terminologie 14

1.8.2 Elaboration d'un modèle 14

1.8.3 Type de modèle 16

1.8.4 Utilisation des modèles 17

1.8.5 Quelques approches de formulation des recommandations de fumure 17

CHAPITRE 2: MATERIELS ET METHODES 20

2.1 Présentation du module 21

2.1.1 Les bases théoriques du module 21

2.1.2 Les concepts mathématiques dans le module DSSB 24

2.2 Calibrage du module 27

2.2.1 Sites d'expérimentation 27

2.2.2 Conduite de l'expérimentation 28

2.2.3 Collecte des données 29

2.2.4 Paramètres du module 30

2.3 Performance du module 33

2.3.1 Sites d'étude 33

2.3.2 Expérience en milieu réel 33

2.3.3 Mesures et analyses 35

2.3.4 Test de la performance du module 36

2.4 Répartition de l'azote 38

CHAPITRE 3: RESULTATS ET DISCUSSIONS 39

3.1 Données expérimentales 40

3.1.1 La teneur en eau et la qualité des feuilles 40

3.1.2 Le rendement du basilic 40

3.2 Résultats et discussions du calibrage 43

3.2.1 Efficacité interne 43

3.2.2 Taux de recouvrement 47

3.2.3 Capacité du sol à fournir NPK 48

3.2.4 Rendement à cibler 50

3.3 Résultats de la performance 51

3.3.1 Performance du module 51

3.3.2 Sensibilité du module 53

3.4 Gestion optimale de l'azote 54

3.5 Limite du module et les perspectives de son amélioration 56

3.5.1 Les limites du module 56

3.5.2 L'estimation du rendement sans engrais 56

CONCLUSIONS 58

Références bibliographiques 60

ANNEXES 66

Liste des tableaux

Pages

Tableau 1 : Principaux facteurs influençant les processus de croissance et de développement du basilic. 8

Tableau 2 : Facteurs affectant la croissance et le rendement potentiel des cultures 10

Tableau 3 : Eléments essentiels, rôle dans la plante et leurs sources 11

Tableau 4: Caractéristiques descriptives des sites ayant servis exclusivement au calibrage 27

Tableau 5 : Caractéristiques physico-chimiques des sols de certains sites d'étude 28

Tableau 6 : Les traitements pour les essais de calibrage (kg.ha-1) 29

Tableau 7: Caractéristiques descriptives des sites ayant servi à la validation 33

Tableau 8 : Les traitements pour les essais de validation (kg.ha-1) 34

Tableau 9: Valeurs moyennes des mesures de la verdure par traitement sur les deux types de sol mis en essai. 40
Tableau 10 : Rendements en six coupes de feuilles fraîches de basilic sur les différents sites au

cours de différentes saisons (kg.ha-1). 41

Tableau 11 : Résultats des analyses statistiques 41

Tableau 12 : Variation de l'efficacité interne et du rapport d/a par site et en situation de nutrition équilibrée 43
Tableau 13 : Les taux de recouvrement moyen suivant les saisons, les sites et les fumures

organiques. 47

Tableau 14 : Les taux de recouvrement des engrais pour le calibrage du module 48

Tableau 15 : Ratios de fourniture de N, P et K propre aux sols. 49

Tableau 16 : La capacité des sols à fournir N, P et K en fonction des saisons de culture, en kg.ha-1.

49
Tableau 17 : Rendements ciblés du basilic suivant les saisons, le précédent cultural, les fumures

organiques et la nature du sol (t.ha-1) 50

Tableau 18 : Données d'évaluation du module DSSB 51

Tableau 19: Comparaison des indices TET et des ratios des traitements de Goumoukopé avec les

données du module 53

Tableau 20: Proportion d'azote absorbé à la 2è, 4è et 6è récolte, % 54

Tableau 21 : Rendements en feuilles fraîches de basilic sans engrais (kg.ha-1) .57

vi

Liste des photos et des figures

Pages

Photo 1: Un plant de basilic (variété Genovese) 6

Photo 2 : Le chlorophylle-mètre (en usage sur les feuilles de basilic) 35

Figure 1 : Teneur du végétal en nutriment en relation avec le rendement 23

Figure 2 : Le système Sol-Climat-Culture 23

Figure 3 : Le dispositif expérimental typique d'un essai 34

Figure 4 : Relation entre l'absorption et le rendement du basilic pour l'azote (N), le phosphore (P)

et le potassium (K). 46

Figure 5 : Comparaison des rendements observés et prédits par DSSB. 52

Figure 6 : Evolution de la consommation de N suivant les récoltes. 54

Liste des signes et des abréviations

AGREN Agriculture et Environnement (Laboratoire d'Analyse, Etudes et Services)

CEC: Capacité d'Echange Cationique

d : Willmott's index of agreement

DSSB: Decision Support Spreadsheet for Basil

€ : Euro

EI : Efficacité Interne

EIO : Efficacité Interne Optimale

ESA: Ecole Supérieure d'Agronomie

FAO: Food and Agriculture Organization of United Nations

F CFA : franc CFA.

GIFS : Gestion Intégrée de la Fertilité des Sols

ICRISAT: International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics

IEI: Indice de l'Efficacité Interne

IFDC: An International Center for Soil Fertility and Agriculture Development

ITEIPMAI : Institut Technique Interprofessionnel des Plantes à Parfum, Médicale et Aromatiques

LA : Limite d'Accumulation

LD : Limite de Dilution

MD : Mean Difference

MERF : Ministère de l'Environnement et des Ressources Forestières

OAD : Outils d'Aide à la Décision

ONIPPAM : Office National Interprofessionnel des Plantes à Parfum, Aromatiques et Médicinales

p: degré de signification

PGRN: Programme Gestion des Ressources Naturelles

QUEFTS: Quantitative Evaluation of the Fertility of Tropical Soils

RC: Rendement à cibler

RMSE: Root Mean Square Error

RRMSE: Relative Root Mean Square Error

SSNM: Site or Season Specific Nutrient Management

TR : Taux de Recouvrement

TSP: Triple Super Phosphate

USA: United States of America

$US: dollar américain

Résumé

Le basilic (Ocimum basilicum L.) est la plus populaire des herbes aromatiques et il est connu à travers le monde pour son importance économique. L'utilisation rationnelle de fertilisants pour sa production pose des défis écologiques et environnementaux. Pour réduire les risques environnementaux et accroître l'efficacité des engrais utilisés pour la fertilisation du basilic, un module appelé DSSB (Decision Support Spreadsheet for Basil) a été développé à partir d'essais conduits au cours de deux saisons consécutives dans le Sud du Togo.

L'objectif de la présente étude était d'améliorer, de calibrer et de tester la performance du module DSSB pour une estimation optimale des besoins en N, P et K du basilic dans de différentes conditions agro-écologiques puis de proposer une distribution adéquate des apports d'azote sur le cycle de la plante.

L'étude a été menée sur un sol sableux, le long du littoral togolais et sur un sol argileux à Adétikopé, 25 km au Nord de Lomé. Sept combinaisons de N, P et K ont été testées avec des niveaux d'amendements organiques (sans amendement, apport de fumier à 20 t.ha-1, apport de drêche de brasserie à 20 t.ha-1 et apport d'une combinaison de fumier 10 t.ha-1 et de drêche de brasserie 10 t.ha-1). Six sites, différant par leur écologie et leurs précédents culturaux, ont abrité au total huit essais (quatre pour le calibrage du module et quatre pour la performance du module). Le dispositif expérimental était en bloc aléatoire complet. Il a été mesuré la production en matières fraîche et sèche, et la teneur en eau des feuilles puis la teneur en NPK dans les feuilles et la biomasse résiduelle du basilic.

Les résultats ont montré que les rendements en feuilles fraîches de basilic variaient grandement en fonction du site, de la saison et des fumures et leurs valeurs étaient comprises entre 4 et 23 t.ha-1. L'efficacité interne optimale pour le basilic était de 235 kg.kg -1 pour N, 1645 kg.kg-1 pour P et 295 kg.kg-1 pour K et le ratio d'absorption optimale de N, P et K était de 7,0:1,26:5,58. Le taux de recouvrement variait de 4 à 20% pour N, de 0 à 12% pour P et de 4 à 25% pour K. La capacité du sol à fournir N, P et K était très variable suivant les sites. Les sols pouvaient fournir à la culture entre 24,40 et 93,62 kg.ha-1 de N, entre 3,86 et 15,06 kg.ha-1 de P et entre 26,80 et 61,79 kg.ha-1 de K. Le rendement à cibler dépend de la période de culture. Il est apparu que P et surtout N étaient les éléments nutritifs qui limitaient la production du basilic. Le module DSSB amélioré et calibré peut être un outil utile à l'estimation des besoins en N, P et K du basilic. La dose d'engrais azoté calculée par le module pourrait être fractionnée comme suit : 10% entre le semis et la 1ère récolte, 15% entre la 1ère - 2è récolte, 20% entre la 2è - 3è récolte, 25% entre la 3è - 4è récolte, 15% entre la 4è - 5è récolte, 15% entre la 5è - 6è récolte.

Le DSSB ne prend pas en compte la gestion de l'eau, des maladies, des mauvaises herbes et de la méthode culturale. Les recommandations du DSSB ne sont réalistes que dans les conditions de bonne gestion des autres facteurs de production.

Mots clés : Basilic, besoins en NPK, DSSB, gestion de N.

ix

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