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ANNÉE UNIVERSITAIRE : 2018-2019
République de Côte d'Ivoire
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Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la
Recherche Scientifique
Université Félix HOUPHOUET-BOIGNY de Cocody
Département des Sciences du Sol
UFR des Sciences de la Terre et des Ressources Minières
N° d'ordre :
MÉMOIRE
Pour l'obtention du diplôme de MASTER
en Sciences de la terre
Option :
Pédologie
THÈME
ACTIVATION DU COMPOSTAGE DE PAILLE
DE RIZ PAR EFFET DU PHOSPHORE :
Valorisation des résidus de
récolte
Présenté par :
TRAORE Moctar
Date de soutenance : 10/12/2019
Directeur de mémoire : Dr.
Brahima
Composition du jury
KONÉ
Président : Prof. KOUAME Fernand
Directeur : Dr. Brahima KONÉ
Examinateur : Dr. BONGOUA-Devisme
Affi Jeanne
i
DÉDICACE
À LA MÉMOIRE DE MA MÈRE ET MES
TANTES
J'aurais tant aimé que vous soyez présents.
Que Dieu ait pitié de vos âmes dans sa
sainte miséricorde.
ii
REMERCIEMENTS
Ce mémoire est le fruit des efforts consentis par
plusieurs personnes. Nous voudrions en
lignes de ce mémoire leur
exprimer notre profonde gratitude. Nos remerciements vont tout
d'abord
à Madame le Ministre Bakayogo Ly-Ramata qui nous a
exhortés à entreprendre
cette étude avec beaucoup
d'encouragement. Dans la même veine, nos remerciements vont
l'endroit
des responsables de l'Unité de Formation et de Recherche des Sciences de
la Terre et
des Ressources Minières (UFR-STRM) pour nous avoir
acceptés dans cette UFR. Nous
voudrions citer en premier le
Professeur SORO Nagnin, Doyen de l'UFR-STRM pour
avoir
autorisé mon inscription en Master 2.
À Professeur COULIBALY Aoua Sougo,
Vice-Doyen en charge de la recherche de l'UFR-STRM, Spécialiste
en Géochimie Environnementale. Je voudrais ici, adresser mes
sincères remerciements et ma profonde gratitude pour la fierté
que vous inspirez pour le genre. A Docteur KOUADIO Emmanuel,
Vice-Doyen en charge de la pédagogique toutes mes salutations à
vous Monsieur, et toute l'administration de ladite UFR.
Aux Professeurs AKA Kouamé et BIEMI
Jean, Doyens honoraires de l'UFR STRM, pour leur esprit de
développement de la recherche scientifique au sein de l'UFR STRM.
Aux Professeurs DIGBEHI Zéli Bruno et
Mondé Sylvain, ainsi que tous les autres formateurs de
l'UFR STRM, pour leur rigueur qu'ils nous inculquent sans cesse.
Le Professeur YAO-Kouamé Albert,
Directeur du Département des Sciences du Sol, pour m'avoir accueilli au
sein de son Département.
Le Docteur Brahima KONÉ, Directeur de
ce Master, pour m'avoir permit de faire mes premiers pas dans la recherche. Par
son goût du travail, sa sympathie et sa simplicité, il a su me
guider et m'a permis de prendre confiance en moi, merci Docteur.
Le Docteur ETTIEN Jean Baptiste, pour ses
conseils et sa contribution à l'encadrement des
étudiants ;
Le Docteur BONGOUA-Devisme Affi Jeanne pour
son aide et ses critiques dans le but de parfaire ce document.
Les Docteurs BOLOU Emile Bolou-Bi et
BOIDOU Oi Boidou Felix pour leurs conseils et
encouragements.
Le Docteur OUATTARA Djakalia, Directeur du
Centre National de Floristique (CNF) pour avoir accepté la conduite de
nos travaux au sein de cette institution. Je voudrais témoigner ma
profonde gratitude à ma famille : mon père Amadou TRAORE
et ma tante FEU Nakou DOUMBIA, mes frères
Gaoussou KONE, Mohamed TRAORE,
Ousmane TRAORE et Nouhoum TRAORE,
Sory Ibrahima TRAORE, Brahima TRAORE, Sekou
GUINDO,
iii
mes soeurs Fatoumata TRAORE, et
Djénèba TRAORE, pour leur amour, leur affection,
leur encouragement, leur prière, leurs soutiens moral et financier tout
au long de mes études. Mes sincères remerciements vont à
l'endroit des Doctorants, en particulier KOUAKOU Sainte
Adélaïde Ahya Edith, N'GATTAH Kraidy
Armel, pour leur collaboration et leur soutien. Merci également
à tous mes amis des UFR STRM-CURAT, en particulier, DIARRA
Adama, Moussa SANGARE, KEÏTA
Djibril, OUATTARA Kassoum, AKA Kadio Saint
Rodrigue, LIEBA Gnakabi Arnaud Carlintheau,
MÉITÉ Bamo Abdoul Razak et KOUAKOU Konan
Paul, KOFFI Ahou Clarisse, Fahimat YUSSUF pour leur
sympathie, leur disponibilité et encouragements.
iv
TABLE DES MATIERES
LISTE DES ABRÉVIATIONS vii
LISTE DES FIGURES viii
LISTE DES TABLEAUX x
RESUME xi
ABSTRACT xii
INTRODUCTION GÉNÉRALE 1
PREMIÈRE PARTIE : GÉNÉRALITÉS
4
CHAPITRE I : AMENDEMENT ORGANIQUE ET COMPOSTAGE
5
I.1 : MATIÈRE ORGANIQUE DU SOL 5
I.1.1 : Types de matières organiques 6
I.1.2 : Dynamique de la matière organique 8
I.1.3 : Dégradation des composants chez les
différents types de végétaux 8
I.1.4 : Facteurs influençant la dynamique de la
matière organique 9
I.2 : COMPOSTAGE 10
I.2.1 : Définition du compostage 10
I.2.2 : Processus du compostage 11
I.2.3 : Modes de compostage 12
I.2.4 : Stades d'évolution et caractéristiques du
compostage 13
I.2.5 : Qualité du compost 16
I.3 : AMENDEMENT ORGANIQUE DU SOL 16
I.3.1 : Amendements organiques 17
I.3.2 : Amendements minéraux 17
I.4 : NOTION DE STABILISATION DU SOL EN CARBONE 17
I.5 : NOTIONS DE COEFFICIENT ISO-HUMUS ET DE MINERALISATION 17
I.6 : NOTION D'EQUIVALANT FERTILISANT 18
I.7 : PAILLE DU RIZ 18
I.7.1 : Caractéristique chimique de la paille du riz 18
I.8 : Phosphate naturel du Togo 18
CONCLUSION PARTIELLE 19
CHAPITRE II : MICROORGANISMES ET NUTRITION
MINÉRALE DU RIZ 20
II.1 : ORGANISMES DÉCOMPOSEURS 20
II.1.1 : Micro-Organismes 20
II.1.2 : Macroorganismes 20
II.2 : ORIGINE DU RIZ 21
v
II.2.1 : Description du riz 22
II.2.2 : Nutrition minérale du riz 24
II.2.3 : Exigences écologiques du riz 24
CONCLUSION PARTIELLE 25
DEUXIÈME PARTIE : 26
CHAPITRE III : MATÉRIEL 27
III.1 : SITUATION GÉOGRAPHIQUE DE LA ZONE D'ÉTUDE
27
III.2 : CLIMAT DE LA VILLE D'ABIDJAN 27
III.3 : GÉOLOGIE 28
III.4 : Caractéristique du sol du site d'étude
28
III.5 : MATÉRIEL D'EXPÉRIMENTATION 29
III.6 : MATÉRIEL TECHNIQUE DE TERRAIN 30
III.7 : MATÉRIEL DE LABORATOIRE 31
III.8 : MATÉRIEL INFORMATIQUE 32
CONCLUSION PARTIELLE 33
CHAPITRE IV : MÉTHODES 34
IV.1 : COMPOSTAGE 34
IV.1.1 : Préparation de l'aire d'expérimentation
34
IV.1.2 : Préparation des traitements de phosphore 34
IV.1.3 : Préparation de la paille de riz 34
IV.1.4 : Mise en place du dispositif de compostage 34
IV.1.5 : Collecte des données du compost 35
IV-2 : TEST AGRONOMIQUE 37
IV.2.1 : Collecte des données agronomiques 38
IV.2.1 : TRAITEMENT STATISTIQUE 39
CONCLUSION PARTIELLE 39
TROISIÈME PARTIE : 40
CHAPITRE V : RÉSULTATS 41
V.1 : Caractéristique chimique du phosphate naturel, du
sol et de la paille 41
V.2 : Évolution de la température 41
V.3 : Évolution du pH 42
V.4 : Evolution du carbone totale (C%) 43
V.5 : Évolution de l'azote total 43
V.6 : Rapport carbone sur azote (C/N) 44
vi
V.7 : Potentiel Hydrogène en fonction du rapport
Carbone sur azote (C/N) au traitement
témoin (T0) 44
V.8 : Evolution du pH et du C/N en fonction de traitement
témoin (T1) 45
V.9 : Evolution du pH et du C/N en fonction de traitement
témoin (T2) 45
V.10 : Evolution du pH et du C/N en fonction de traitement
témoin (T3) 46
V.11 : Évolution de la matière organique 46
V.13 : Qualité du compost obtenu 47
V.14 : Rendement de compost 47
V.15 : Évolution du macrofaune 48
V.16 : Potentiel mycorhizien 49
V.17 : Dénombrement de la microfaune totale (MT) et
solubilisatrices de phosphate (MST)
50
V.18 : Étude des paramètres agronomiques et
morphologiques du riz 51
V.19 : Test de germination 51
V.20 : Hauteur moyenne des plantes 53
V.21 : Durée du cycle physiologique 53
V.22 : Étude des paramètres de rendement 54
CONCLUSION PARTIELLE 56
CHAPITRE VI : DISCUSSION 57
VI.1 : Impact des caractéristiques du compost sur la
qualité 57
VI.3 : Impact des paramètres agronomique sur le riz
59
CONCLUSION PARTIELLE 60
CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVE
61
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
62
ANNEXES xii
vii
LISTE DES ABRÉVIATIONS
CNF : Centre National de Floristique
CNRA : Centre National de Recherche
Agronomique
ETM : Elément-Trace
Métallique
JAS : Jours Après Semis
NB : Nutrient Broth
P : Phosphore
p.c. : pourcent
PN : Phosphate Naturel
PN T : Phosphate Naturel du Togo
PVK : PikoVsKaia
T0 : Témoin
T : Traitement
K1 : coefficient d'humification
K2 : coefficient de minéralisation
viii
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Les quatre voies de l'humification
(Stevenson, 1994) 6
Figure 2: Évolution
générale des substances organiques dans le sol (Morel, 1996) 9
Figure 3 : différents modes de compostage
en milieu aérobie (A : compostage en composteur ;
B : Le compostage en tas ; C : Le compostage en fosse) Source :
Gonkanou, 2018 13
Figure 4: Courbe théorique
d'évolution de la température au cours du compostage
(Kaboré,
2015) 15
Figure 5 : Plante de riz au stade de
reproduction (ADRAO, 1995). 22
Figure 6: Différentes phases de
développement d'un riz à cycle moyen (ADRAO, 1992). 23
Figure 7: Localisation de la zone d'étude
à l'Université Félix Houphouët-Boigny 27
Figure 8: Diagramme ombrothermique de la
région d'Abidjan en 2018 28
Figure 9 : Matériel expérimental :
a) FAFA (IDSA), b) Paille de riz, c) Phosphate naturel 29
Figure 10: Matériel de laboratoire: a)
Etuve, b) Autoclave, c) Balance, d) Centrifuge, 32
Figure 11: Dispositif expérimental de
compostage aérobie 35
Figure 12 : a) Dispositif ; b) Piquetage de 1
m2 37
Figure 13 : Évolution de la
température au cours du compostage (S1 à S9) 42
Figure 14 : Évolution du pH durant les
dernières semaines (S7 à S9) du compostage 42
Figure 15 : Évolution du C (%) durant les
dernières semaines (S7 à S9) du compostage 43
Figure 16 : Évolution du pourcentage
d'azote (% N) durant les dernières semaines (S7 à S9)
du compostage 43
Figure 17 : Évolution du C/N durant les
dernières semaines (S7 à S9) du compostage 44
Figure 19 : Evolution du pH et le C/N dans le
traitement (T1) durant les dernières semaines
(50 à 62 jours) du compostage 45
Figure 20
: Evolution du pH et le C/N dans le traitement (T2) durant les
dernières semaines
(50 à 62 jours) du compostage 45
Figure 21
: Evolution du pH et le C/N dans le traitement (T3) durant les
dernières semaines
(50 à 62 jours) du compostage 46
Figure 22:
Évolution de la MO dans le traitement (T3) durant les
dernières semaines (50 à 62
jours) du compostage 46
Figure 23 :
Évolution des taux de décomposition durant les
dernières semaines (50 à 62 jour)
du compostage 48
Figure 24 : Diversité
spirale durant les dernières semaines (S7 à S9) du compostage (1.
type 1
(marron); 2. type 2 (noir); 3. type 3 (beige)). 49
Figure 25 : Évolution du taux de
germination (%) sous les traitements 51
ix
Figure 26 :Hauteur moyenne du riz pour chacun
des traitements 53
Figure 27 : Valeur moyenne de la durée
du cycle en fonction des Traitements 53
Figure 28 : Rendement moyen grain par
traitement (Pr>F = 0, 86) (les moyennes suivies par
les mêmes lettres, ne sont pas statistiquement
différentes au seuil de á= 0, 05). 54
Figure 29 :
Présente les valeurs moyennes du rendement en paille (RDP) en
fonction des traitements pour Pr>F = 0, 36 (les moyennes suivies par les
mêmes lettres, ne sont pas
statistiquement différentes au seuil de á= 0,
05). 55
Figure 30 : Valeur moyenne de la matière
sèche totale (MST) en fonction des traitements pour Pr>F = 0, 56 (les
moyennes suivies par les mêmes lettres, ne sont pas statistiquement
différentes
au seuil de á= 0, 05) 55
Figure 31 :
Valeur moyenne de l'indice de récolte (IR) en fonction des
traitements pour Pr>F= 0, 75 (les moyennes suivies par les mêmes
lettres, ne sont pas statistiquement différentes au
seuil de á = 0,05). 56
x
LISTE DES TABLEAUX
Tableau I: Qualité de compost selon les
caractéristiques physico-chimiques 16
Tableau II: Concentrations de N, P, K, Ca, Mg et
Zn dans la paille de riz 18
Tableau III : Composition de phosphate naturel
du Togo 19
Tableau IV : Exemple, de la quantité
d'êtres vivants que l'on peut trouver dans un kilo de
compost en activité. 21
Tableau V: Fiche descriptive du riz FAFA
(IDSA10). 30
Tableau VI : Caractéristiques des
traitements de phosphore apporté en P2O5 34
Tableau VIII : Caractéristiques
physico-chimiques du sol dans la profondeur 0 - 20 cm 29
Tableau VIIII : Caractéristiques
chimiques du phosphate naturel, du sol et de la paille 41
Tableau IX : Caractéristiques chimiques
du compost 47
Tableau X : Masse de compost obtenue par
traitements appliqués 48
Tableau XI : Population macrofaune pendant le
compostage (nombre de macrofaune / m2) 49 Tableau XII :
Potentiel mycorhizien durant les dernières semaines (50
à 62 jours) du
compostage (nombre de spores / g compost) 50
Tableau XIII : Dénombrement de MT et MST
(nombre de bactéries / g compost) 51
Tableau XIV : Variation moyenne de la hauteur et
du nombre de talles en fonction des stades
physiologiques. 52
xi
RESUME
La faible teneur en matière organique des sols
africains constitue une contrainte majeure pour la production
végétale, alors qu'il existe une quantité importante de
résidus de récolte inexploitée à cette
utilité. La décomposition de la paille du riz étant lente,
un prétraitement a été envisagé avec du phosphore
à l'Université Félix Houphouët Boigny plus
précisément au Centre National Floristique (CNF). Un compostage
aérobie a été réalisé en mettant en place un
dispositif expérimental de blocs complets randomisés de quatre
doses de phosphore (T : 0 kg de P, T1 : 0,25 kg de P, T2 : 0,5 kg de P, T3 :
0,75 kg de P) pour 1,5 kg paille de riz en trois (3) répétitions.
Les paramètres étudiés sont : les paramètres
pédologiques (la température, le pH, le taux de
décomposition (Td), la microfaune, le carbone, l'azote et les
métaux lourds (ETM)) et les paramètres agronomiques (la
croissance et les composantes de rendement). Le compostage a été
plus rapide (50 jours) sous le traitement T1 avec un rendement de (90 %), une
teneur en azote de (0,15 %), un nombre de faunes de (9) et un nombre de
bactéries de (1,9206 × 10+12/g compost) mais avec un
faible rendement en grain de riz. Une plus grande croissance
végétative a été relativement observée pour
T3 alors qu'aucun effet significatif (P> 0,05) du traitement n'a
été observé sur les paramètres agro-morphologiques
du riz. Une immobilisation des nutriments par les fortes populations de
microfaunes à la fin du processus (9e semaine) a
été mise en cause, sans pourtant occulter l'intérêt
de l'amendement avec le phospho-compost de la paille du riz induisant des
rendements en grain de riz proche des moyennes nationales observées. Il
a été recommandé un ratio paille/P de 1,5/0,25 pour
raccourcir la durée du compostage aérobie de la paille de riz.
Ainsi, la préservation et la valorisation de nos
gisements en phosphate et les résidus de récoltes permettraient
d'assurer nos productions agricoles.
Mots clés : activation du compost, paille de riz,
phosphore, fertilité du sol, micro-organisme.
xii
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