e système de rotation culturale arachide sur mil sur et la monoculture du mil au Sénégal

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Origine et classification du mil

Le mil est un terme générique utilisé surtout en Afrique pour désigner un groupe de céréales secondaires domestiquées très cultivées. Cependant, sans autre précision, le terme « mil » désigne Pennisetum glaucum c’est à dire le millet (Wikipédia, 2013). C’est une plante allogame (le pollen d’un pied va féconder un autre pied) appartenant au genre Pennisetum et à la famille des poacées. Le mil pénicillaire a une origine Ouest Africaine à partir de laquelle il se serait propagé sous toute la bordure Sud Saharienne (MAE, 2001). Les différentes espèces du millet sont: P. typhoidum (Rich) (synonyme de P. glaucum), P. spicatum (Roern), P. americanum (Leckc).

Les contraintes de production du mil au Sénégal

Le mil est une plante rustique, peu exigeante du point de vue de la fertilité mais sensible au type de sol. Contrairement au sorgho par exemple, le mil préfère les terres peu fertiles (sols gravillonnaires, sols très sableux, sols dégradés, sols sablo-argileux). Ainsi, les sols sableux profonds, aérés, peu compacts et bien drainés sont les plus propices à sa culture qui peut souffrir de l’excès d’eau par exemple dans les bas-fonds. En termes de besoin pluviométrique, le mil se cultive à partir de 350 mm par an bien répartis sur 75 jours au minimum. Cependant, la gamme de pluviométrie propice reste 400 à 600mm de pluie par an. Le mil talle peu ou pas du tout sur les sols durs et dégradés. Au Sénégal, la culture du mil est pratiquée presque sur toute l’étendue du territoire même s’il faut noter l’existence de différents écotypes. Les variétés cultivées sont photopériodiques. L’explosion démographique de plus en plus soutenue dans les pays africains comme le Sénégal avec ses effets collatéraux de diminution des jachères et de perte de fertilité des sols fait que les rendements ont baissé au cours des quinze dernières années (König, 2012). A ces problèmes s’ajoutent également celui des difficultés d’amélioration des variétés et du choix des variétés résistantes et adaptées à la sécheresse. En termes d’attaques parasitaires, la production du mil dans les pays sous développés souffre beaucoup de l’infestation par le Striga, le mildiou et autres dégâts causés par les oiseaux. C’est pour toutes ces raisons que malgré les nombreux intérêts de la culture du mil au Sénégal où il existe des structures de transformation comme l’Institut de Technologie Alimentaire (ITA) et de nombreux groupements de femmes qui s’activent dans la transformation et la valorisation, l’augmentation de la productivité reste encore un grand défi.

Utilisation du mil

Le mil est un aliment très énergétique, nutritif et particulièrement recommandé pour les enfants et les personnes âgées ou en convalescence. La teneur en protéines du mil pénicillaire, du millet commun et du millet des oiseaux est comparable à celle du blé, de l’orge et du maïs. Il est aussi utilisé en alimentation animale mais de façon très secondaire (FAO, 1997). La façon d’apprêter le mil varie d’un pays à l’autre ou même à l’intérieur d’un pays donné. Il s’agit surtout de bouillies, de pâtes et de pains ressemblant à des galettes.

L’arachide

Origine

Originaire du Mexique, l’arachide (Arachis hypogaea L.) appelée communément cacahouète ou encore pois de terre est une légumineuse annuelle autogame cultivée dans les régions tropicales, sub-tropicales et tempérées surtout pour ses graines oléagineuses (première plante productrice d’huile (Abaido et al., 2007)). Cependant, dans les endroits où l’activité des abeilles est élevée, l’allogamie (pollinisation croisée) peut se produire (Nigam et al., 1983).
L’arachide est une plante annuelle à fruits jaunes dont la taille des plantes est comprise entre 20 et 90 cm en fonction des variétés. Celles cultivées appartiennent au genre Arachis de la famille des légumineuses. Il existe différentes variétés botaniques: hypogaea, fastigiata et vulgaris.

La culture d’arachide au Sénégal

Le cycle de culture de l’arachide varie généralement entre 90 et 150 jours. Pour une bonne production, l’arachide doit être cultivée sur des sols bien drainés et pas trop argileux avec un pH de 5,8. L’optimum de température requis se situe entre 25°C et 35°C. Celles plus basses notamment nocturnes entraînent un allongement du cycle végétatif. L’arachide est peu sensible au photopériodisme. Le besoin pluviométrique pour les variétés précoces se situe entre 300-500 mm alors que celui des variétés tardives à grosses graines est de 1000-1200 mm (Ntare et al., 2007). Au Sénégal, la culture de l’arachide est essentiellement pluviale et traditionnelle. Elle se pratique du Nord au Sud et joue un rôle important dans l’économie nationale où elle contribue à hauteur de 40% des revenus des populations (CIRAD, 2005). En tant que légumineuse, l’arachide peut satisfaire la totalité ou presque de son besoin en azote grâce à la fixation biologique de l’azote au travers de son association symbiotique avec certaines bactéries du sol du genre Rhyzobium (Wikipedia, 2013). En termes de rendements, ceux de l’arachide d’huilerie ont connu une certaine baisse. Ils sont seulement autour de 0,77 t/ha en moyenne au cours des cinq dernières années contre 0, 825 t/ha pour la dernière décennie. En revanche, les rendements de l’arachide de bouche qui bénéficie d’un encadrement des producteurs (semence améliorée, engrais, etc.) sont plus élevés (0,930 t/ha) sur la période 2000-2004, (Faye, 2009).

Utilisation de l’arachide

Il existe plusieurs types d’utilisation de l’arachide notamment les coques bouillies qui constituent l’aliment de base dans certains pays d’Afrique, les tourteaux et les fanes d’arachide pour l’alimentation du bétail. L’arachide est aussi utilisée pour fabriquer le beurre d’arachide (très populaire en Amérique du Nord), de la farine d’arachide, de l’aliment de complément en biscuiterie (déshuilé, riche en acides aminés essentiels), de purée d’arachide pimentée ou non. Elle peut aussi servir d’engrais vert. L’arachide est inscrite à la pharmacopée française comme solvant médicamenteux. Au Sénégal, la production est destinée principalement à deux usages: la consommation (arachides décortiquées, arachides salées pour apéritif, arachides pour confiserie) et la production d’huile de table. En dépit de ces utilisations multiples et variées, la culture de l’arachide reste toujours confrontée à un certain nombre de difficultés ou contraintes.

Principales contraintes liées à la production de l’arachide

Parmi les aléas climatiques pouvant affecter la culture de l’arachide figurent en bonne place les faibles pluviométries et leur distribution auxquelles s’ajoutent la diminution des jachères suite à l’explosion démographique mais aussi, la mauvaise qualité des engrais et semences qui en plus ne sont pas toujours disponibles (Doucouré, 1999). Mais sans doute, c’est la perte de fertilité des sols qui constitue le plus grand défi qu’il convient de gérer au mieux si l’on veut maintenir un potentiel de production important des cultures. En effet, les sols de la zone semi-aride de l’Afrique de l’Ouest se caractérisent par une forte dégradation et une faible teneur en éléments nutritifs qui limitent la production agricole (Bationo, 1993). Au Sénégal en particulier, les terres agricoles sont très carencées en éléments fertilisants particulièrement en phosphore du fait de la monoculture et/ou des mauvaises pratiques culturales (Diancar et Sène, 1991 ; Ndiaye, 1999). Pour maintenir un niveau de production acceptable, il est donc nécessaire d’apporter des fumures minérales ou organiques à des doses adéquates (Ndiaye, 1999). Cependant, le coût de ces intrants reste souvent élevé et parfois même, ils ne sont pas disponibles surtout au niveau des petits producteurs (Bationo et al., 2012); d’où la nécessite de trouver des solutions alternatives durables.

Le système de rotation culturale arachide sur mil sur et la monoculture du mil au Sénégal

La rotation culturale (ou rotation des cultures) est une technique culturale ancienne qui permet d’améliorer ou de maintenir la fertilité des sols et par delà, d’augmenter les rendements (Wikipédia, 2014). Au Sénégal, deux types de systèmes de rotation sont courants. Il s’agit de la rotation mil sur mil généralement pratiquée dans les champs de cases et la rotation arachide sur mil plus pratiquée dans les champs de brousse, loin des concessions (Lericollais et Waniez, 1993). La culture du mil sur le mil autour des cases profite des dépôts d’ordures et de matières organiques des concessions et ainsi, ne connait pas trop de problèmes de fertilité. Elle présente cependant l’inconvénient majeur de favoriser la prolifération des organismes nuisibles notamment les arthropodes et champignons spécifiques au mil. Avec la diminution des troupeaux et du temps de jachère, la fertilité des sols en particulier ceux des champs de brousse connait plus de difficultés. L’arachide étant une légumineuse qui, en association avec les rhizobia du sol est capable de fixer naturellement l’azote atmosphérique. Elle est donc un précédent cultural intéressant en ce sens qu’elle permet aux céréales cultivées postérieurement de bénéficier du pool N ainsi constitué dans le sol. Un autre avantage de la rotation mil/arachide est qu’elle permet de rompre le cycle des insectes nuisibles et autres adventices du mil et de l’arachide. En outre, la composition des différents résidus de ses cultures participe à l’amélioration de la qualité de la matière organique du sol.

La biomasse carbonisée (biocharbon)

Le mot Biochar (Biocharbon) est un néologisme composé du préfixe bio et du mot anglais charcoal. Le biocharbon est donc un produit issu de la dégradation thermique de biomasse (résidus de récolte) en l’absence ou en présence de peu d’oxygène (pyrolyse) (Figure 1). Il a une structure poreuse. Le biocharbon peut être doublement bénéfique. D’abord, les gaz issus de la combustion peuvent être utilisés comme source de chaleur ou d’énergie et comme amendement du sol.

Effet du biocharbon sur les propriétés physiques et chimiques du sol

Appliquer au sol, le biocharbon peut modifier les propriétés physiques du sol (structure, texture, taille des pores), avec des implications sur l’aération du sol et la réserve utile du sol. La densité apparente du biocharbon est très faible comparée à celle des sols, donc son application peut réduire la densité apparente totale des sols (Verheijen et al., 2009). Les effets indirects sur l’amélioration de l’humidité du sol et de la rétention des éléments nutritifs dus à l’application de biocharbon dans le sol se rapportent à l’amélioration de la structure du sol par la formation d’agrégats.
Par ailleurs, son enfouissement peut également modifier les propriétés chimiques du sol. En effet, Verheijen et al. (2009) ont montré que l’introduction de 5 à 20 tonnes de biocharbon par hectare de terre peut créer une fertilité durable et doubler la productivité des cultures. Ainsi, (i) la stimulation de la biologie des sols (+40 % de champignons mycorhiziens), (ii) l’amélioration de la rétention des éléments nutritifs (+50 % d’échanges cationiques), (iii) l’augmentation de la capacité de rétention d’eau (jusqu’à +18 %), (iv) l’accroissement du pH des sols acides (1 à 2 points de plus), et (v) l’augmentation de la matière organique dans le sol ont été étudiés et confirmés par Rodriguez et al. (2002) ; Cheng et al. (2006) et Chan et Xu (2009) ; O’Neill, et al. (2009); Grossman et al. (2010); Jin (2010). Il est important de souligner que les propriétés du biocharbon dépendent de la qualité de la matière première et des conditions de pyrolyse (Verheijen et al., 2009). L’impact du biocharbon est cependant plus important dans les sols dégradés.

Intérêt agronomique du biocharbon

L’utilisation du biocharbon en agriculture a un impact agronomique positif considérable (Lehmann et Joseph, 2009). Ainsi, il contribue à améliorer la croissance (Sohi et al., 2005 ; 2009), la santé et le rendement des plantes (Wologuème, 2012 ; Husk et Major, 2012). La généralisation de son utilisation a aussi des avantages environnementaux certains. Steiner et al. (2009) rapportent que l’application de 5 tonne à l’hectare de biocharbon peut permettre de diminuer les besoins d’engrais de 7%. Le biocharbon constitue aussi un bon moyen de séquestration du carbone (C) permettant ainsi d’atténuer les effets néfastes du changement climatique (Lehmann, 2007; Laird, 2008; Sohi et al, 2010). Au Sénégal, l’utilisation de biocharbon à base de Typha australis une plante aquatique, pourrait constituer une solution aux difficultés de navigabilité et la reproduction des poissons dans le fleuve Sénégal (MEB, 2009).

Dispositif expérimental

Matériel végétal

Le matériel végétal utilisé est constitué du mil (variété SOSAT C88) et de l’arachide (variété 55-437). Il a été mis au point par l’Institut Sénégalais de Recherches Agricoles (ISRA). Concernant le mil, la variété utilisée est une variété à cycle court (90 jours) dont la taille des plants peut atteindre 200 cm de hauteur. Même si elle est décrite comme sensible aux foreurs de tiges et à Striga, elle reste adaptée aux sols sablonneux et semi-argileux. En plus, c’est une variété assez plastique car pouvant se cultiver entre 350 et 600 mm par an.
L’arachide utilisée (55-437) est aussi une variété à cycle court (90 jours) assez tolérante au sel et bien adaptée aux conditions climatiques du centre du pays communément appelé bassin arachidier (régions de Diourbel, Thiès, Fatick et Kaolack). Le cumul pluviométrique requis pour qu’elle arrive à maturité est de 300 – 500 mm par an (Ntare et al., 2007).

Le biocharbon

Le biocharbon utilisé dans la présente étude nous a été fourni par la société Pro natura de Ross Bethio (Région de Saint Louis). Il a été produit à base de balles de riz et de Typha australis.

Présentation du dispositif expérimental

Le dispositif expérimental utilisé pour cette étude a été mise ne place en 2012. Il est constitué de 4 blocs de 27 m et 7,2 m de dimension chacun soit 194,4 m² (bloc complètement aléatoire). En première année d’expérimentation sur le biocharbon (2012), tous les blocs ont été semés avec du mil. Ainsi pour évaluer l’effet du biocharbon sur la rotation culturale en 2013, chaque bloc a été subdivisé en 2 sous blocs comprenant chacun les 10 traitements indiqués dans le tableau 1. La dimension des parcelles élémentaires dans ce nouveau dispositif (split plot) est donc de 2,7 m x 3,6m soit 9,72 m2 (Figure 3). Les semis ont été faits sur la base d’un sous bloc pour l’arachide et un sous bloc pour le mil (Figure 3). Les différents niveaux de fertilisation appliquée sont consignés dans le tableau 1.

La collecte des données

Analyses chimiques du sol

Tous les échantillons de sols de 2012 et 2013 ont été analysés par le laboratoire Sol-Plante du CNRA de Bambey pour la détermination du pH, du carbone total, de l’azote total et du phosphore assimilable du sol.
– Détermination du pH
Le pH eau a été déterminé en mélangeant dans un bécher de 50 ml, 10g de sol broyé et tamisé (0,2mm de maille) et 25ml d’eau déminéralisée et à agiter la solution (sol-eau) à l’aide d’agitateur pendant 30minutes. Le pH du sol est ensuite mesuré à l’aide d’un pH-mètre (Inolab 720) dont les électrodes sont plongées dans la suspension obtenue.
– Détermination du carbone total et Azote total
La mesure de la teneur en carbone total et en azote total dans les échantillons de sol prélevés a été faite par oxydation catalytique à l’aide d’un analyseur élémentaire CHN EA1112 Termofinnigan Séries.
Ceci a consisté à sécher pendant une nuit à l’étuve (environ 105 °C), 60 mg de sol broyé et tamisé de chaque échantillon. Ces échantillons sont ensuite refroidis pendant une (1) heure dans un dessiccateur. Le dosage est ensuite effectué à l’aide de l’appareil CHN où l’élimination des matières organiques est assurée par un bruleur atteignant une température de 900°C. Cette combustion permet d’obtenir du carbone et de l’azote. Ces deux éléments passent ensuite dans un catalyseur d’oxydation (900°C) où le carbone est transformé en gaz carbonique (CO2). Ce CO2 et l’azote sont transférés dans une colonne de réduction chauffée à 750°C dans laquelle le monoxyde d’azote(NO2) va être transformé en N2.
Les deux composés sont séparés par chromatographie en phase gazeuse utilisant l’hélium comme gaz vecteur qui accélère l’extraction des gaz (CO2 et N2). Les différents constituants sont séparés au niveau du chromatographe par le détecteur à conductibilité thermique. Les quantités de carbone et d’azote sont calculées avec le logiciel EAGER 300 for EA 1112.
– Détermination du Phosphore assimilable
Le phosphore assimilable est déterminé à l’aide de la méthode de la méthode OLSEN modifié par DABIN.
Dans un flacon de 100ml, on met 1g de sol tamisé sur lequel on verse 50 ml de réactif d’extraction (demie molaire de fluorure d’ammonium et d’hydrogénocarbonate tamponnée à pH 8.5). Le flacon est fermé puis agité à l’aide d’un agitateur. La solution obtenue est ensuite centrifugée pendant 3 minutes à 3500tours/min. Vingt (20 ml) sont ensuite prélevés à l’aide d’une pipette dans la solution claire et qui sont introduits dans un flacon de 100 ml. On y ajoute goutte à goutte et en agitant 1,5 ml d’acide sulfurique. La solution est agitée plusieurs fois avant d’être laissée au repos pendant une nuit. Elle est filtrée au lendemain sur un filtre lent de 90 mm de diamètre. Le filtrat est recueilli dans un flacon de 50 ml. La solution obtenue est passée au
La teneur en phosphore dans la solution limpide est mesurée par l’analyse spectrométrique sur un appareil à flux continu de la couleur bleue du complexe phosphomolybdique réduit à chaud par l’acide ascorbique (ʎ = 660 nm).

Pour le mil

– La floraison: nombre de jours nécessaire pour que 50 % au moins des plants soient au stade floraison;
– La hauteur des plants : elle a été mesurée sur 5 plants à la récolte à l’aide d’une toise et a concerné la distance du collet à la fin de l’épi.
– Les rendements
 En matière sèche (biomasse aérienne): les rendements ont été évalués sur un carré de 9,72 m². La biomasse aérienne a été déterminée par pesée et les rendements rapportés à l’hectare suivant la formule : R = (r*10 000)/c, où R = rendement à l’hectare ; r = rendement sur le carré, c = carré de rendement.
 En graines: les épis récoltés dans le carré de rendement ont été séchés jusqu’à poids constant (deux semaines) puis égrenés et pesés. Les poids à l’hectare sont estimés suivant la formule ci-dessus.

Pour l’arachide

– La densité au 40ème jour: cette mesure consiste au dénombrement des plants par parcelle élémentaire au 40ème jour après le semis. Ce nombre est ensuite rapporté en pourcentage par rapport à densité à la levée.
– Les rendements
En gousses, graines et fanes : sur un carré de rendement de 3,6 m², les plants on été récoltés, séchés à l’air libre sous ombrage pendant une semaine. Elles ont été décortiquées puis les graines séchées à nouveau jusqu’à poids constant. Les fanes et graines sont pesées puis ramenées à l’hectare.

Traitements des données

Les résultats d’analyses de sols ont été comparés deux à deux aux résultats de référence (analyse du sol avant installation de l’essai) pour chaque élément mesuré selon le test de Dunnett afin de ressortir l’effet biocharbon sur les propriétés chimiques du sol.
Le traitement des données de hauteur des plantes, de floraison et des rendements (graine, biomasse, gousses et fanes) ont été traitées par analyse de la variance (ANOVA) avec discrimination des moyennes à l’aide du test de Tukey au seuil de 5% (Procédure GLM, SAS version 9,1). Les moyennes d’une même modalité de 2012 et 2013 ont été comparées à l’aide du test de Tukey également.

Table des matières

REMERCIEMENTS
SOMMAIRE
TABLES DES ILLUSTRATIONS
ABSTRACT
SIGLES ET ABREVIATIONS
INTRODUCTION
CHAPITRE I : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
1.1- Le mil
1.2- L’arachide
1.3-Le système de rotation culturale arachide sur mil sur et la monoculture du mil au Sénégal
1.4- La biomasse carbonisée (biocharbon)
CHAPITRE 2 : MATERIEL ET METHODES
2.1-Le site expérimental
2.2. Dispositif expérimental
2.3. La collecte des données
2.4- Traitements des données
CHAPITRE 3 : RESULTATS ET DISCUSSION
3.1- RESULTATS
3.2- DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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