Soutenance mémoire
Définitions du concept de la fertilité des sols
Le concept de la fertilité des sols est très ancien et très complexe à définir. Les définitions de la fertilité du sol sont nombreuses. Selon Delville (1996), la notion de la fertilité du sol est ambiguë et renvoie à la fois aux caractéristiques du sol et à ce qu’en fait l’agriculteur (cultures et techniques). Du point de vue économique, la fertilité du sol est la capacité d’un milieu à favoriser durablement, et à des coûts aussi limités que possible, une production utile et particulière (Serpentié et Ouattara, 2001). Sur le plan agronomique, Young (1989) la définit comme étant la capacité du sol à soutenir durablement la croissance des plantes, dans des conditions climatiques données et d’autres caractéristiques appropriées de la terre. Selon Pieri (1989), la fertilité du sol est un potentiel de production végétale dont l’appréciation est liée à la connaissance des composantes physiques. Ce potentiel selon lui, ne peut donc se concevoir indépendamment du niveau des techniques culturales employées par les agriculteurs et de ce fait, la fertilité reste une notion historique sujette à évolution. Selon CIRAD-GRET (1999), la fertilité du sol est l’aptitude de ce dernier à produire des récoltes en fonction de ses qualités intrinsèques et des techniques culturales utilisées. Selon Pieri (1989) et CIRAD-GRET (1999), deux notions se dégagent du concept de la fertilité du sol :
la fertilité actuelle définie comme étant l’aptitude du sol à produire dans les conditions de cultures du moment, et qui se mesure par le rendement obtenu ;
la fertilité potentielle, quant à elle, est l’aptitude du sol à produire dans des conditions optimales de nutrition par suite de l’action de l’homme sur les facteurs modifiables. Elle se mesure par le rendement maximum. Il est particulièrement important de noter que la fertilité potentielle dépend des techniques disponibles pour modifier les facteurs limitant et des choix à faire compte tenu des risques acceptables par les populations.
Gestion de la fertilité du sol par la pratique de la jachère
La pratique de la jachère dont l’objectif essentiel est la restauration de la fertilité des sols, consiste à laisser au repos des terres « fatiguées » (appauvries) pendant une période donnée. Les études de Floret et al. (1993) ont montré que la jachère traditionnelle était pratiquée pour la reconstitution de la réserve de matière organique, et la restauration de certaines propriétés physico-chimiques du sol. Le temps de repos des terres laissées en jachère est déterminant dans la régénération et la restauration du potentiel de celles-ci. Une durée moyenne de 6 à 7 ans est indiquée pour percevoir la reprise de fertilité des terres laissées en jachère (Séné, 1997 ; Yaméogo, 1997). Malheureusement, les études de Delville (1996) et de Breman et Sissoko (1998) ont montré le raccourcissement du temps des jachères dans les systèmes de production dû à la croissance démographique qui engendre une pression plus accrue sur les terres. De nouvelles initiatives ont été entreprises pour améliorer cette pratique traditionnelle de gestion de la fertilité des sols. En station expérimentale, Segda et al. (1997) ont indiqué une bonne protection du sol par les légumineuses mises en place avec un taux de couverture du sol atteignant 80%, et une accumulation importante de la matière organique et de l’azote pouvant atteindre respectivement 18 t/ha et 59 à 439 kg/ha. Le recours aux fertilisants minéraux et organiques est également chose courante pour remédier à la « fatigue » des sols.
Qualité et importance agronomique des résidus de production d’asticots
De nombreuses expériences ont été menées sur la gestion des déchets organiques pour intensifier les systèmes de production et éviter la pollution de l’environnement. Parmi ces expériences, figure la production des asticots utilisés comme supplément alimentaire dans l’élevage, et dont leur production permet d’obtenir des engrais organiques. L’expérience de Hardouin et al. (2000) montre aussi que le développement des asticots dans un substrat organique s’accompagne habituellement d’une dépollution relative du substrat et d’une diminution des odeurs. Les travaux de Zhu et al. (2014) en Chine, ont montré que le compostage du fumier de porc traité à la mouche domestique peut être considéré comme une alternative durable pour obtenir des engrais organiques de qualité et des asticots comme aliments. Leurs résultats montrent que ce traitement réduit la durée du compostage. En effet, l’activité bactérienne et larvaire réduit non seulement la matière sèche mais aussi les teneurs en éléments nutritifs tels que l’azote ou le phosphore (Diener et al., 2011). D’après les données de ce tableau, la production des larves du soldat noir a permis une augmentation du pH et une diminution du rapport C/N (10,22) du résidu organique. Cela symbolise le fait que ce soit un fertilisant organique qui pourrait jouer un rôle important dans l’amélioration des propriétés physiques, chimiques et biologique du sol. Une utilisation de ce résidu est une application dans l’agriculture, semblable au compost ou à un traitement ultérieur dans une installation de biogaz (Diener et al., 2011). Les premières expériences de croissance avec des résidus de larves de fumier de porc, ont révélé des résultats prometteurs concernant la performance du basilic (Ocimum basilicum) et de l’herbe du Soudan (Sorghum sudanese) cultivées sur des mélanges de résidus avec soit de l’argile ou du sable (Newton et al., 2005).Tout comme les autres substrats organiques, les résidus de production d’asticot contiennent de la matière organique qui joue un rôle important dans le maintien de la fertilité des sols et la fourniture des éléments nutritifs aux plantes.
Fertilisants organiques et minéraux utilisés
Les fertilisants organiques utilisés étaient constitués de résidus de production d’asticots et de litières de volailles.
Les résidus de production d’asticots utilisés pour l’essai ont été obtenus à l’animalerie de l’IDR. Ils sont issus de la production des asticots de mouche domestiques (Musca domestica) durant l’année 2015. Les substrats organiques qui ont servi à leur production étaient essentiellement constitués de fientes de poules pondeuses mélangées aux copôts de bois, de déjections bovines et de crottins de petits ruminants (photo 1 en annexe). La technique de production des résidus de production d’asticots était la suivante : 4 tonnes de substrats organiques ont été mis dans un bac puis on y a introduit 7 litres d’eau dans le substrat et l’ensemble est bien mélangé avant d’être exposé à l’air libre et à l’ombre pendant 24 heures. Après 24 heures on ferme l’ensemble à l’aide de sacs. La récolte des asticots est faite après cinq (05) jours d’exposition et les résidus organiques après l’extraction des asticots constituent les résidus de production d’asticots utilisés pour notre essai.
La litière de volaille utilisée est un mélange de fientes de volaille (poules locales et pintades) et de glumelles de riz. Elle a été prélevée dans le poulailler de l’animalerie de l’IDR (photo 2 en annexe).
Les fertilisants minéraux utilisés : la fertilisation minérale du maïs a été assurée par l’engrais chimique NPK de formule 15-15-15, complété par l’urée 46 % d’azote. Ces fertilisants ont été achetés sur le marché local.
Caractéristiques chimiques des fertilisants organiques utilisés
Les résultats des analyses chimiques ont montré que les teneurs en carbone et en azote dans les résidus de production d’asticots sont faibles par rapport à leurs teneurs dans les litières de volailles. Nos résultats seraient dus aux pertes en ces éléments entrainées par l’alimentation des asticots et les phénomènes de dénitrification de l’azote. Ces résultats corroborent ceux de Newton et al. (2005). Ces auteurs ont observé une diminution de la teneur en carbone et en azote après la production des larves de la mouche dite de soldat noir (Hermetia illucens) avec le fumier de porc. En effet, Diener et al. (2011) rapportent que l’activité bactérienne et larvaire réduit non seulement la matière sèche mais aussi les teneurs en éléments nutritifs. Cependant, l’on note des teneurs plus élevées en cendres, en phosphore total et en potassium total dans les résidus de production d’asticots que dans les litières de volailles. Nos résultats sur le phosphore et le potassium discordent avec ceux trouvés par Newton et al. (2005). Ces auteurs ont observé une réduction de la teneur en ces éléments dans le fumier de porc après production des larves de la mouche soldat noir. Cette divergence pourrait être liée non seulement à l’espèce de mouche concernée mais aussi, à la nature du substrat et aux facteurs influençant la production des asticots. Egalement, le pHeau des résidus de production d’asticots est supérieur à celui des litières de volailles. Ces résultats sont en accord avec ceux de Newton et al. (2005) qui ont révélé un accroissement du pHeau de 12,20 % après la production des larves de la mouche dite soldat noir avec le fumier de porc. Nos résultats s’expliqueraient par l’action des asticots sur les substrats organiques pendant leur alimentation. En effet, selon Guyenot (1907) et Wigglesworth (1970) cités par Ekonda (2013), les asticots produisent des enzymes qui attaquent les protides et les graisses pendant l’ingestion d’aliments suivie de la digestion. Ce qui permettrait d’augmenter la teneur en bases échangeables et, toute chose égale par ailleurs, le pH des résidus organiques.
Evolution de l’activité respiratoire du sol
Les courbes d’évolution du dégagement journalier du CO2 montrent une alternance des phases ascendante et descendante, signe d’une éventuelle variation de l’activité respiratoire du sol au cours de l’incubation. Selon Pieri (1989), l’importance de l’activité respiratoire d’un sol est le fait des micro-organismes. L’apparition des phases ascendantes traduit alors les périodes où l’activité des micro-organismes est intense, contrairement aux phases descendantes où elle est ralentie. La tendance générale du dégagement journalier du CO2 à la baisse, traduit une diminution de l’activité des micro-organismes qui serait due à une réduction des composés organiques facilement minéralisables. En effet, pour 100 g de sol considéré, correspond une quantité donnée de composés organiques soumise à la force minéralisatrice des communautés d’organismes dont leur vie en dépend. les résultats sur le co2 cumulé montrent que les traitements t3 (2 t/ha des résidus de production d’asticots), t4 (1 t/ha de résidus de production d’asticots + 1 t/ha de litières de volailles), t6 (2 t/ha des résidus de production d’asticots + 75 kg/ha de NPK + 25 kg/ha d’urée) et t8 (1 t/ha de litières de volailles + 1 t/ha de résidus de production d’asticots +150 kg/ha de NPK + 50 kg/ha d’urée) ont induit une activité respiratoire plus importante comparée au témoin. Ils sont suivis par les traitements T2, T5 et T7 qui ont induit une activité respiratoire légèrement supérieure à celle du témoin (T0) et de la fumure minérale (T1). Le T0 et T1 ont les plus faibles activités respiratoires et ne sont pas significativement différents entre eux. Ces résultats confirment ceux obtenus par Coulibaly (2008) et Ouattara et al. (2010). En effet, les travaux de Ouattara et al. (2010) ont révélé un dégagement de CO2 plus intense dans un sol fertilisé au compost par rapport à celui fertilisé à l’engrais minéral. Nos résultats s’expliquent par le fait que les apports de résidus de production d’asticot et litières de volailles, sources de composés carbonés, favoriseraient le développement de l’activité respiratoire par rapport au témoin. Les différences observées en ce qui concerne l’activité respiratoire entre les traitements à base des résidus de production d’asticot avec ou sans fumure minérale et des litières de volaille avec ou sans la fumure minérale, seraient dues à la richesse des litières de volailles en glumelles de riz difficilement décomposables contrairement aux résidus de production d’asticots qui ont subi une décomposition par les asticots. En effet, Sedogo (1993) lie le dégagement important de CO2 à la teneur élevée en composés facilement minéralisables. La fumure minérale, quant à elle, stimulerait l’activité des micro-organismes qui épuiseraient rapidement le stock de composés carbonés du sol, en témoigne l’activité respiratoire de T1.
Evolution des paramètres agronomiques
La croissance des pieds de maïs au cours du cycle de développement des cultures a différé d’un traitement à un autre. Le traitement témoin (T0) a enregistré la plus faible croissance en hauteur et en diamètre au collet. La croissance des cultures de maïs en T0 reflète la faible capacité du sol d’expérimentation à assurer la croissance des cultures sans apports d’éléments extérieurs. Elle témoigne aussi de l’importance d’apporter des éléments fertilisants pour une production végétale sur cette parcelle. Les apports opérés ont exprimé différemment leurs effets sur la croissance des cultures de maïs au cours de l’essai. Cela en fonction de leurs teneurs en éléments nutritifs et de la nature des matières fertilisantes qui les constituent. De façon générale, les traitements associant fertilisants organiques (FO : résidus de production d’asticot et litières de volaille) et fertilisants minéraux (T5, T6, T7 et T8) ont induit une bonne croissance en hauteur et en diamètre au collet des cultures de maïs au 30ème et 60ème JAS par rapport aux traitements formulés uniquement à base de fertilisants organiques (T4, T3 et T2) ou de fumure minérale (T1). Ces résultats sont en accord avec ceux de Gnissien (2016), qui a observé une amélioration significative de la croissance du maïs avec la fertilisation organominérale à base de déjections de chenilles de karité par rapport au témoin. En effet, les fertilisants organiques libèrent lentement les éléments nutritifs. Les travaux de Berger (1996) montrent que les processus biologiques de minéralisation de la matière organique ne coïncident pas toujours avec les besoins de la culture. Ainsi, un complément minéral sous forme d’engrais est nécessaire pour satisfaire les besoins immédiats de la culture ajoute-il. Nos résultats témoignent de l’importance de la fertilisation organo-minérale dans la nutrition des cultures et leur croissance (Lompo et al., 2009 ; Koulibaly et al., 2010). D’après la synthèse des travaux de l’ORSTOM faite par Fontès et Guinko (1995), le sol d’expérimentation a une faible capacité d’échange cationique, ce qui pourrait jouer sur l’efficacité de la fumure minérale (T1). Alors, la formulation organo-minérale a permis d’augmenter l’efficience des engrais azotés. La croissance des cultures au 30ème jour est plus importante avec les traitements à base de litières de volaille avec ou sans la fumure minérale (T2 et T5), qu’avec ceux basés sur les résidus de production d’asticot avec ou sans la fumure minérale (T3 et T6). Ceci serait dû à la richesse des litières de volaille en azote et en certains éléments contenus dans la fiente de volaille. Cependant, au 60ème JAS, l’effet inverse tend à s’observer quand il s’agit de la hauteur des plantes. La raison résulterait de la faible proportion de fientes dans la litière de volailles. Les éléments libérés par les fientes se seraient donc épuisés, ne laissant que les glumelles de riz dont la minéralisation a été plus lente. Or les résidus de production d’asticots auraient fourni progressivement et plus efficacement les éléments tout au long du cycle ; en témoignent les rendements. Ainsi, Tessier (2005) rapporte que les divers engrais de ferme, ayant des proportions différentes d’azote ammoniacal et d’azote organique, ont des comportements différents. Les rendements obtenus sont certes très bas par rapport au rendement potentiel de la variété qui est de 5,6 t/ha (Sanou, 1993). Cela serait, non seulement, imputable aux conditions climatiques difficiles qu’a connues la campagne, mais aussi à la pauvreté originelle du sol sur lequel l’essai a été installé. En effet, les pluies ont été mal réparties dans le temps, et les phases de remplissage et de maturation des grains ont coïncidé avec les poches de sécheresse suivie de l’arrêt précoce des pluies. Ce qui a joué sur la formation des grains et en particulier sur leur taille et leur poids. Etant donné que tous les traitements étaient soumis aux mêmes conditions pédoclimatiques, leur nature et leur qualité ont été déterminantes dans la variation des rendements grains et pailles observée entre eux. Globalement, les rendements grains et pailles du témoin absolu (T0) ont été numériquement inférieurs à ceux des traitements purement organiques (T2, T3 et T4). Ceux-ci, à leur tour, ont donné des rendements plus faibles que la production de la fumure minérale vulgarisée (T1). Les performances en rendements grains et pailles obtenus avec les fertilisants organiques (FO) purs par rapport au témoin absolu, s’expliquent par le fait que ces apports auraient induit une augmentation de la capacité de rétention en eau et en éléments nutritifs du sol assurant la disponibilité des éléments nutritifs pour les cultures. Les FO libèrent lentement les éléments nutritifs par rapport à la fumure minérale qui les disponibilise rapidement. Leur action sur les composantes des rendements serait plus lente ce qui justifierait les résultats obtenus dans cette étude. La combinaison de ces résidus de production d’asticots, litières de volailles avec la fumure minérale (T5, T6, T7 et T8), a donné de meilleurs rendements grains et pailles comparée à la fumure minérale avec possibilité de réduire la dose de fumure minérale (T5 et T6). Nos résultats sont en accord avec ceux de Koulibaly et al. (2009), Pouya et al. (2013) et Gomgnimbou (2015). Les travaux de Gomgnimbou (2015), sur deux ans, ont indiqué que les meilleures performances en rendement grains sont obtenues avec les traitements organominéraux (5 t/ha de matières sèches de fientes de volailles + 25 % de la fumure minérale vulgarisée) par rapport aux traitements exclusivement basés sur la fumure minérale vulgarisée et aux témoins absolus. Nos résultats s’expliquent par le fait que les litières de volailles et résidus de production d’asticots associées à la fumure minérale auraient mieux contribué à la rétention de l’eau et des éléments nutritifs du sol dans les horizons superficiels favorisant un meilleur stockage et une utilisation plus efficiente des engrais minéraux par les cultures. Les différences de rendements grains et pailles observées entre les traitements à base des résidus de production d’asticots avec ou sans la fumure minérale et des litières de volaille avec ou sans la fumure minérale, s’expliquent par le fait que les résidus de production d’asticot auraient amélioré plus les propriétés du sol. Ce qui se traduit par de meilleurs rendements. Ainsi, dans un contexte d’augmentation du prix des engrais, l’utilisation des résidus de production d’asticot permettrait de réduire la dose de fumure minérale et constituerait un gain d’argent pour le producteur.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
1.1. Généralités sur la fertilité des sols
1.1.1. Définitions du concept de la fertilité des sols
1.1.2. Quelques modes de gestion de la fertilité des sols au Burkina Faso
1.1.2.1. Gestion de la fertilité du sol par la pratique de la jachère
1.1.2.2. Gestion de la fertilité du sol par la fumure organique et minérale
1.1.2.3. Gestion de la fertilité du sol par les techniques CES/DRS
1.1.2.4. Gestion de la fertilité du sol par la rotation des cultures et l’association des légumineuses
1.2. Généralités sur les substrats organiques utilisés dans la production végétale
1.2.1. Quelques substrats organiques utilisés dans la production végétale
1.2.2. Importance des substrats organiques dans la production végétale
1.3. Généralités sur les résidus de production d’asticots dans la production végétale
1.3.1. Techniques de production des résidus de production d’asticots
1.3.2. Qualité et importance agronomique des résidus de production d’asticots
CHAPITRE II : MATERIEL ET METHODES
2.1. Présentation de la zone d’étude
2.1.1. Localisation géographique du site de Nasso
2.1.2. Climat
2.1.3. Relief et sols de la zone d’étude
2.1.4. Végétation
2.2. Matériel de l’étude
2.2.1. Matériel végétal utilisé
2.2.2. Fertilisants organiques et minéraux utilisés
2.3. Méthodes de l’étude
2.3.1. Dispositif expérimental
2.3.2. Mise en place et conduite de l’essai
2.3.3. Collecte des données
2.3.3.1. Collecte des données agronomiques
2.3.3.2. Détermination des paramètres chimiques et de l’activité biologique du sol
2.3.3.2.1. Prélèvement et préparation des échantillons de sol
2.3.3.2.2. Détermination des paramètres chimiques du sol
2.3.3.2.3. Détermination de l’activité respiratoire (respirométrie) du sol
2.3.3.3. Analyse chimique des résidus de production d’asticots et de la litière de volaille utilisés pour l’essai
2.4. Traitement et analyse des données
CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSION
3.1. Résultats
3.1.1. Caractéristiques chimiques des litières de volaille et des résidus de production d’asticots
3.1.2. Effets des résidus de production d’asticots et des litières de volailles sur les paramètres chimiques du sol
3.1.3. Effets des résidus de production d’asticots et des litières de volailles sur l’activité respiratoire du sol
3.1.4. Effets des résidus de production d’asticots et des litières de volailles sur les paramètres agronomiques
3.1.4.1. Effets des résidus de production d’asticots et de litières de volailles sur la croissance des plantes de maïs
3.1.4.2. Effets des résidus de production d’asticots et de litières de volailles sur les rendements en grains et pailles de maïs
3.2. Discussion
3.2.1. Caractéristiques chimiques des fertilisants organiques utilisés
3.2.2. Evolution des paramètres chimiques du sol
3.2.3. Evolution de l’activité respiratoire du sol
3.2.4. Evolution des paramètres agronomiques
CONCLUSION GENERALE, PERSPECTIVES ET RECOMMANDATIONS
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXE
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