Estimation du rendement permis par l’eau

Zone d’étude

Le climat dans le sud du Mali est typique de la zone soudano-sahélienne. La pluviométrie moyenne annuelle varie entre 800 et 1000 mm (B. Traoré et al., 2013). La zone d’étude N’Tarla (12°35N, 5°42 W, 302m) est située au coeur du vieux bassin cotonnier (Koutiala) du Mali (figure 2) à environ 350 km au Nord de la capitale du Sud-Mali (Sikasso). La saison des pluies va de mai à octobre et la température moyenne saisonnière est de 29°C. Les systèmes de culture les plus couramment pratiqués dans la zone sont des systèmes mixtes agro-sylvo-pastoraux axés autour de la culture du coton (Gossypium hirsutum L.). Principale culture de rente, le coton est très souvent cultivé en rotation avec les céréales comme le sorgho (Sorghum bicor (L) Moench), le mil (Pennisetum glaucum (L.) R.Br.), le maïs (Zea mays L.) et les légumineuses comme l’arachide (Arachis hypogaea L.), le niébé (Vigna unguiculata (L) Walp.).

Dans le système, le coton et le maïs reçoivent le plus d’apport de nutriments sous forme de fumure organique et/ou d’engrais chimique et bénéficient le plus de protection phytosanitaire. Les bovins, les caprins et les ovins sont les principales espèces d’élevage. Les agro-éleveurs pratiquent généralement l’agriculture sédentaire mais en raison de la taille des troupeaux souvent importante et du manque des ressources alimentaires, la transhumance est pratiquée pendant la saison sèche. Les sols du site expérimental sont fortement altérés et classées en Lixisols (Fao, 2006). Ils ont une texture de sable limoneux (<10% d’argile) à la surface, mais sont plus riches en argile en profondeur (30% à 60 cm de profondeur). Le carbone organique du sol est faible (0,3%), le pH est d’environ 6 et le CEC est inférieur à 3 cmol (+) kg-1 (B. Traoré et al., 2013). Ce sont des sols typiques de la région.

Dispositif expérimental de l’essai longue durée de N’Tarla

L’expérience a été mise en place en 1965 à la station de recherche agronomique N’Tarla de l’institut d’économie rurale (IER) du Mali (12◦35N, 5◦42 W, 302 mètres d’altitude) afin de déterminer l’impact à long terme des systèmes de culture à base de coton sur la gestion de la fertilité des sols (IRCT, 1969). Elle a été menée pendant 25 années jusqu’en 1989. Le dispositif a été mis en place selon un plan en blocs de Fisher avec trois cultures (coton, sorgho, arachide) en trois séries (S1, S2, S3) dans le cadre d’une rotation avec quatre niveaux de fertilisation en quatre répétitions. Initialement, une rotation des cultures coton-sorgho-arachide sur trois ans a été utilisée. A partir de 1968, la rotation des cultures était de 4 ans coton-sorgho-arachide-sorgho et en 1976 la rotation est revenue à 3 ans coton-sorgho-arachide. Dans le cadre de la rotation de quatre ans, le sorgho a été semé sur deux séries en fonction de l’année et sur la troisième série était semée le coton ou l’arachide. Les cultivars utilisés pendant les trois et quatre années de rotations étaient : BJA 592 (1965-1977), puis SM67 (1978) et B163 (1970-1989) pour le coton ; la variété Thiémarifing pour le sorgho ; les variétés 56-160 (1965-1969) et 28-206 (1970-1989) pour l’arachide. Au début de l’expérience, les quatre niveaux de fertilisation étaient : un traitement de contrôle sans engrais (CT), un traitement recevant de l’engrais organique (OF), un traitement recevant de l’engrais minéral (IF) et un traitement recevant une combinaison d’engrais organique et minéral (OIF). Dans le but de limiter la baisse de la fertilité des sols, les niveaux de fertilisation ont été modifiés à un moment donné de l’expérience, amenant à distinguer deux périodes : période1 (1965-1979) ; période2 (1980-1989). Au cours de la première période (15 ans) de l’expérience, l’engrais minéral et le fumier 9 tonnes MS ha-1 ont été appliqués seulement au coton.

Pendant cette période, le traitement de contrôle n’a pas reçu d’engrais minéral. À partir de la seconde période (10 ans), l’engrais minéral a été attribué aux trois cultures ainsi qu’aux traitements de contrôle. Les quantités d’engrais appliquées pendant l’expérience sont détaillées dans le (tableau 1). Le fumier a été appliqué à la dose de 6 tonnes MS ha-1 pour le coton et 3 tonnes de MS ha-1 pour le sorgho. La Dolomie a été appliquée aux traitements OIF et IF à la dose de 360 kg ha-1 pour le coton et 120 kg ha-1 pour le sorgho par an. Pendant toute la durée de l’expérience, l’engrais organique a été appliqué avant le dernier travail de sol précédent les semis, l’engrais minéral a été divisé en deux applications et incorporé dans le sol pour éviter les pertes par volatilisation. Le complexe coton NPK a été appliqué à l’émergence des plantes et l’urée au buttage (environ 45 jours après semis). Les résidus de coton et du sorgho ont été retirés des parcelles pendant la première période et incorporés en seconde période. Les résidus de l’arachide ont été incorporés dans le sol pendant la durée de l’expérience. La lutte contre les mauvaises herbes et les ravageurs a été effectuée sur tous les traitements selon les normes recommandées par l’institut de recherche agricole local (IER/CMDT/OHVN, 1998).

Le Modèle conceptuel de PYE PYE est écrit dans VBasic sous Microsoft Accès. Il utilise un pas de temps journalier et simule la durée d’un cycle de culture en fonction de temps thermique, la dynamique de l’indice de surface foliaire (LAI) au cours du cycle, la production de biomasse totale aérienne résultante l’interception du rayonnement solaire incident par le LAI. La conversion du rayonnement intercepté en biomasse en fonction de la température et le rendement grâce à l’attribution de cette biomasse en grain au cours d’une phase de développement de remplissage de grain est également déterminée par le temps thermique. La plante est supposée être semée à une densité de peuplement « standard » correspondant à la recommandation faite par les services de soutien à l’agriculture pour chaque région. Les coefficients de l’espèce et les propriétés du sol, via le bilan hydrique, influencent les différents flux donc limitent ou augmentent les rendements potentiels finaux atteints. En cas de stress hydrique, le modèle utilise un seuil de la fraction d’eau transpirable du sol au-dessous duquel la croissance du LAI et de la biomasse sont réduites par le stress hydrique. PYE est donc un modèle permettant de calculer des rendements potentiels en fonction des conditions pédoclimatiques et des caractéristiques de l’espèce.

Un module de stress hydrique peut être activé, ce qui permettra dans le cadre de l’étude de déterminer la sensibilité du sorgho aux variations pluviométriques interannuelles puis de simuler un rendement potentiel limité par l’eau (Yw). Des informations décrivant l’espèce, la variété, le sol, les conditions initiales et l’itinéraire de culture, ainsi que les données météorologiques journalières (températures, pluviométrie, ETP, rayonnement solaire) sont stockées dans la base. Le modèle fonctionne sur un pas de temps journalier pour calculer les composantes de croissance et de développement des plantes. Les sorties sont stockées dans des tables regroupant les données calculées quotidiennement ou des résultats totaux de simulation (rendement, LAI, biomasse, stock d’eau disponible dans le sol, couche de sol atteignable par les racines etc.). La figure 5 présente le schéma conceptuel de PYE.

Paramétrage du modèle

Le paramétrage du modèle repose principalement sur la méthode utilisée par (Affholder et al., 2013) dans leurs études sur l’analyse des écarts de rendement dans le bassin arachidier du Sénégal. Le modèle a été paramétré dans un premier temps avec des paramètres pour lesquels les valeurs ont été jugées fixes grâce à la littérature (tableau 4). Il s’agit du coefficient d’extinction de la plante, du coefficient de conversion maximale de la biomasse, des températures (tdmin, tdmax, tcmin, tcmax, tcop) respectivement les températures de base et maximale de développement, les températures de base, maximale et optimale de conversion de la lumière en biomasse. L’Evapotranspiration Potentielle ETP a été estimée à partir de l’équation de Penman Montheih telle que décrit par (Allen, Pereira, Raes, & Smith, 1998). La capacité de rétention d’eau du sol entre le point de flétrissement (pF4,2) et la capacité au champ a été estimée à partir des données disponible concernant le sol de N’tarla (Tableau 2). Les équations suivantes ont été utilisées pour la détermination de la réserve utile. RU% = pF (2,5) – pF4, 2 (8) Où pF (2,5) représente le logarithme du potentiel hydrique à la capacité au champ et pF(4,2) le logarithme du potentiel hydrique au point de flétrissement.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport gratuit propose le téléchargement des modèles gratuits de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

RESUME

ABSTRACT

REMERCIEMENTS

TABLE DES MATIERES
TABLEAUX
FIGURES
SIGLES ET ACRONYMES
I.INTRODUCTION
II.MATERIEL ET METHODE
2.1 Zone d’étude
2.2 Présentation de la base de données
2.3 Dispositif expérimental de l’essai longue durée de N’Tarla
2.4 Présentation de la situation climatique pendant la durée de l’expérimentation
2.5 Description du profil type du sol de la zone d’étude
2.6 Présentation du modèle Potentiel Yield Estimator (PYE)
2.6.1 Le Modèle conceptuel de PYE
2.6.2 Principaux processus
2.6.3 Paramétrage du modèle
2.6.4 Calage du modèle pour les stades phénologiques
2.7 Simulation du rendement potentiel et l’écart de rendement
2.8 Analyse statistique
III. RESULTATS
3.1 Calage et validation du Modèle
3.1.1 Calage du modèle pour les stades phénologiques
3.1.2 Calage du rendement grain
3.2 Estimation du rendement permis par l’eau
3.3 Estimation de l’écart des rendements
3.4 Gestion de la fertilité du sol à long terme
IV.DISCUSSION
4.1 Paramétrage du modèle
4.2 Estimation du rendement limité par l’eau (Yw)
4.3 Causes de la variabilité des rendements
4.4 Intérêt de l’estimation de Yw par rapport à l’analyse de stabilité
V.CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE
Annexe 1 : Liste des paramètres du modèle
Annexe 2 : Ecart de rendement et pluie enregistrée par période
Annexe 3 : Ecart moyen absolu entre Yw et les rendements observés en première période de l’expérience.
RESUME