Soutenance mémoire
La sécurité alimentaire est un enjeu politique d’actualité au niveau mondial. La mal nutrition et/ou la sous-alimentation est une réalité quotidienne. En effet, selon l’Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture (FAO), le nombre de personnes sous-alimentées dans le monde en 2008 atteignait 915 millions (FAO, 2009). La définition la plus retenue de la sécurité alimentaire est celle issue du Sommet Mondial de l’alimentation, en 1996, qui dit que : « La sécurité alimentaire existe lorsque tous les êtres humains ont, à tout moment, un accès physique et économique à une nourriture suffisante, saine et nutritive leur permettant de satisfaire leurs besoins énergétiques et leurs préférences alimentaires pour mener une vie saine et active. ». Elle prend ainsi, à la fois, l’aspect quantitatif et qualitatif dans la consommation. Avec la croissance démographique estimée dans les prochaines décennies, et la production agricole actuelle, il faut s’attendre à une augmentation du nombre de personnes sous-alimentées. Or, le taux de croissance démographique annuel estimé à 2,3% est encore supérieur au taux de croissance de la production agricole. Pour Madagascar, la quantité de la production agricole n’arrive pas à nourrir la population. En 2010, le pays a dû importer 123 000 tonnes de riz (riz de luxe, en brisure, décortiqué, semi-blanchi, paddy) pour nourrir sa population (INSTAT, 2012). 73,2% des ménages en zone rurale vivent essentiellement de l’agriculture (Ralaifenomanana, 2009), mais les activités sont centrées à l’autosubsistance. Une pression s’exerce ainsi sur le sol afin de satisfaire la demande en produit agricole, qui conduit à une perte de la fertilité.
Les sols malgaches
L’évolution d’un sol est déterminée par l’interaction de plusieurs facteurs. Le sol est un produit résultant de l’interaction entre la roche (substrats géologiques), l’eau et l’air (régime climatique), la topographie, et les êtres vivants (Buol et Eswaran, 2000; Robert, 1996). Ces facteurs peuvent se classer en deux ensembles : les facteurs biotiques (englobant tous les êtres vivants participant à la pédogenèse) et abiotiques.
Les facteurs abiotiques
Madagascar se trouve en zone intertropicale s’étendant sur 1 650 km entre 12° et 25° de latitude Sud, et 570 km entre 43° et 50° de longitude Est (INSTAT, 2016). L’interaction entre la situation géographique, la forme du relief, l’influence maritime et le régime des vents est la cause des conditions climatiques très variées rencontrées sur la Grande Ile.
Il existe principalement deux saisons à Madagascar : la saison sèche et fraiche, normalement entre avril et octobre, et la saison humide et chaude entre octobre et avril. Deux courtes intersaisons les séparent avec une durée d’environ un mois. Quant à la variabilité climatique, l’île peut être subdivisée en quatre grandes régions climatiques (Météo Madagascar, 2013) :
– L’Est : caractérisée par un climat perhumide. La pluviométrie moyenne annuelle varie entre 1850 et 2000 mm et la température moyenne annuelle est de 15,5 – 24°C. C’est la région la plus humide de l’île.
– Les hautes terres : qui jouissent d’un climat humide ou subhumide. La hauteur moyenne annuelle des pluies varie entre 950 et 2300 mm et la température entre 14-26°C.
– La région Ouest : caractérisée par un climat subhumide chaud. La pluviométrie varie entre 1100 à 1600 mm et la température entre 24-27°C.
– Le Sud a un climat du type semi-aride ou subaride. Normalement, la pluviométrie va de 350 à 900 mm, la température moyenne est de 23-26°C.
La topographie est un facteur indirect, il influence les effets du climat (exposition, température, écoulement d’eau, …) ou également la sélection de la faune et flore en altitude. D’un point de vue général, la topographie est marquée par un relief accidenté partant des hautes terres centrales descendant brusquement vers l’Est gagnant l’Océan Indien, tandis que le versant occidental descend à pente douce, occupées par de grandes plaines rejoignant le canal de Mozambique.
L’altitude varie de 0 m (depuis les côtes) à plus de 2500 m (avec des points culminants : au Nord le Maromokotra à 2876 m ; au centre l’Ankaratra à 2643 m ; au Sud l’Andringitra à 2658 m). C’est surtout la pente raide qui favorise le phénomène de rajeunissement des sols.
Les facteurs biotiques
Les facteurs biotiques jouent également un rôle important dans l’altération des roches, la décomposition des matières, et la minéralisation. Ces organismes sont présents en quantité non négligeable : de l’ordre de 1 – 5000 kg ha-1 en biomasse moyenne de faunes, 1500 kg ha-1 de bactéries, 3500 kg ha-1 de champignons, 10 – 1000 kg ha-1 d’algues et 250 kg ha-1 de protozoaires (Gobat et al., 2010). L’action des végétaux sur la pédogenèse est aussi importante. En effet, ils fournissent des matières organiques au sol (Bourgeat et Aubert, 1972), et favorisent également la minéralisation par les exsudats racinaires (sécrétion des acides organiques par les racines).
L’interaction entre ces facteurs, suivant leurs variabilités résulte que la Grande Ile présente une grande diversité de sol, ayant des caractéristiques différentes.
Systèmes de classification pédologique des sols
Depuis 1897, beaucoup d’études se proposent de connaitre la formation, de caractériser et de classifier le sol malgache (Feller et al., 2007 ; Leprun et al., 2010). Müntz (1900), un précurseur français en pédologie tropicale, marque le commencement des études scientifiques consacrées aux sols malgaches. Il distingue en son temps : les terres rouges, les terres jaunes, les terres violacées et les terres sableuses. La recherche continuait jusqu’à la réalisation d’une classification française des sols tropicaux par la Commission de pédologie et de cartographie des sols (CPCS, 1974). En 2008, une actualisation de la classification française a eu lieu, donnant la place au Référentiel Pédologique (Association française pour l’étude du sol et al., 2008). Chaque pays du monde a presque formulé une classification pédologique propre, à l’exemple du « Référentiel Pédologique » précédemment cité, « USDA soil taxonomy » pour les Etats-Unis, « Canadian system of soil classification » pour le Canada, « Australian Soil Classification » pour l’Australie, « Sistema Brasileiro de Classificação de Solos » pour le Brésil… Toutefois, la collaboration entre l’International Union of Soil Sciences (IUSS), International Soil Reference and Information Centre (ISRIC) et la Food and Agriculture Organization of The United Nations (FAO) a permis la mise en place d’une classification internationale nommée « World Reference Base » (IUSS Working Group WRB, 2015). Cette classification WRB est basée sur l’identification des horizons, des propriétés et des matériaux diagnostiques, prenant en compte les processus de formation (morphopédologiques) Ces caractéristiques diagnostiques doivent autant que possible être mesurables et observables sur le terrain. Le facteur climatique n’entre pas dans la définition de ces types de sol, par contre il devrait entrer en combinaison pour interpréter la classification. La classification propose deux niveaux d’identifications : le premier niveau avec 32 groupes de sols de référence (Reference Soil Groups – RSGs) et le second niveau comprenant le nom du RSG combiné à des qualificatifs principaux et supplémentaires. La classification WRB est basée sur 8 critères distincts qui permettent de grouper les sols selon des facteurs dominants, comme les facteurs pédogénétiques ou les processus qui, de manière évidente, conditionnent le sol .
La classification WRB propose ces grands groupes de sol, accompagné de plusieurs qualificatifs à définir suivant leurs propriétés et le diagnostic des horizons.
|
Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : Etats des connaissances sur les sols malgaches et la phytodisponibilité du phosphore
I.1. Les sols malgaches
I.1.1. Les facteurs abiotiques
I.1.2. Les facteurs biotiques
I.1.3. Systèmes de classification pédologique des sols
I.1.4. Les principaux constituants des sols malgaches
I.1.4.1. La fraction minérale
I.1.4.2. La matière organique
I.1.5. Propriétés physico-chimiques des sols malgaches
I.1.5.1. La surface spécifique
I.1.5.2. Charge électrique de surface
I.1.5.3. La capacité d’échange
I.1.5.4. La structure et la texture
I.1.5.5. Le pH
I.1.6. Fertilité des sols malgaches
I.2. La phytodisponibilité du phosphore dans les sols
I.2.1. Cycle du phosphore dans les agrosystèmes
I.2.2. Les formes de phosphore dans le sol
I.2.2.1. Minéral
I.2.2.2. Organique
I.2.3. Evaluation de la phytodisponibilité du phosphore du sol
I.2.3.1. Evaluation du P phytodisponible du sol par des extractions chimiques
I.2.3.2. Evaluation fonctionnelle et mécaniste de la quantité de P phytodisponible dans le sol
I.2.3.3. Expériences de sorption-désorption
I.2.3.4. Quantité d’ions orthophosphate isotopiquement échangeables
I.2.3.5. Dynamique de transfert des ions orthophosphates à l’interface solide-solution du sol (couplage sorption-désorption et dilution isotopique)
I.2.3.6. Application aux sols malgaches
I.3. Notion de fonction de pédotransfert et application à la prédiction du P phytodisponible du sol
I.4. Objectifs de la recherche
Chapitre II : Caractérisation des sols malgaches par leurs constituants et leurs propriétés physicochimiques
II.1. Introduction
II.2. Matériels et Méthodes
II.2.1. Sélection des sols
II.2.2. Analyses des sols
II.2.2.1. Granulométrie à 5 fractions sans décarbonatation
II.2.2.2. Les constituants minéralogiques
II.2.2.3. Les constituants organiques par les teneurs en carbone total et azote total
II.2.2.4. Les propriétés physico-chimiques
II.2.3. Traitements statistiques
II.3. Résultats et discussions
II.3.1. Les constituants minéraux des sols
II.3.1.1. La granulométrie
II.3.1.2. Les constituants minéraux cristallisés des sols
II.3.1.3. Les constituants minéraux amorphes des sols
II.3.2. Les constituants organiques des sols
II.3.3. Les propriétés physico-chimiques des sols
II.3.4. Relations des types de sol avec les constituants et les propriétés physico-chimiques
II.4. Conclusion
Chapitre III : Evaluation fonctionnelle et mécaniste de la phytodisponibilité du phosphore dans les sols malgaches
Préambule
Partie A : Evaluation mécaniste de la disponibilité du phosphore du sol pour les plantes cultivées : détermination de la concentration des ions orthophosphates dissous et de leur transfert par diffusion à l’interface solide-solution. Cas de deux types de sols cultivés malgaches
Résumé
Abstract
Fintina
III.A.1 Introduction
III.A.2 Matériels et méthode
III.A.2.1. Description des deux types de sols
III.A.2.2. Evaluation fonctionnelle et mécaniste
III.A.2.3. Mise en équation mathématique avec la fonction cinétique de Freundlich
III.A.3 Résultats
III.A.3.1. Concentration des ions-P dans la solution de sol et cinétique de dilution isotopique
III.A.3.2. Transfert sol-solution des ions-P diffusibles
III.A.4 Discussions
III.A.5 Conclusion
Partie B : Application de l’évaluation mécaniste et fonctionnelle à différents types de sols malgaches
Résumé
III.B.1. Introduction
III.B.2. Matériels et méthode
III.B.2.1. Sélection des échantillons de sol
III.B.2.2. Méthode pour doser les ions-P dissous et quantifier la dynamique des ions-P dissous et diffusibles à l’interface solide-solution
III.B.2.3. Mise en équation mathématique avec la fonction cinétique de Freundlich
III.B.3. Résultats et discussions
III.B.3.1. Concentration des ions-P dans la solution de sol
III.B.3.2. Sorption(-désorption) des ions-P dans les 6 sols malgaches sélectionnés parmi les 116
III.B.3.3. Dynamique du transfert sol-solution des ions-P en fonction du temps et de leur concentration en solution
III.B.4. Conclusions
Conclusion générale
