Soutenance mémoire
La population mondiale, qui à été de 6 milliards d’habitants en 2004, devrait atteindre 8 milliards d’ici 2020 et 9,4 milliards d’ici 2050 (FAO, 2004). Pour Madagascar, la prévision démographique en 2023 montre une croissance considérable de 75% passant de 17 à 30 millions d’habitants (Christine Aubry, 2007). Avec cet accroissement de la densité de la population, la nécessité d’étendre la production agricole est devenue évidente et prioritaire. Dans ce cadre, le moyen d’augmenter la production passe, soit par une augmentation de la productivité des terres cultivées, soit par un extensification des surfaces agricoles exploitées.
En réponse à la saturation des plaines et bas-fonds que rencontre notre pays ces dernières décennies ainsi que la grande nécessité d’augmenter la production agricole, les sols marginaux tels les sols ferrallitiques de « tanety » deviennent de plus en plus sollicités pour une mise en culture par les paysans. Cependant, ces sols de « tanety» ou ferralsols (Classification FAO, 1995) présentent une potentielle de production faible (Rabeharisoa, 2004). Leurs propriétés intrinsèques tels l’acidité, la structure ainsi que la faible phytodisponibilité des éléments minéraux (Lal, 1990, Formoso, 1999) causent des contraintes importantes pour la croissance végétale.
Pour les sols ferrallitiques des hautes terres malgaches, ils sont largement pourvus d’une importante quantité de phosphore total avec une teneur moyenne de 300 à 1200 mg P.kg-1 de sol dans leurs phases solides, mais les formes qui sont directement assimilables par les plantes se présentent à des très faibles concentrations dans la solution du sol de l’ordre de 0,005 à 0,02mg P. l 1(Rabeharisoa, 2004). En effet, les sols ferrallitiques de Madagascar, qui sont à la fois de nature argileuse dominée par des kaolinites, présentent également des teneurs élevées en sesquioxydes de fer et d’aluminium. Ces caractéristiques leurs confèrent un pouvoir de fixation importante en ion phosphate et deviennent non accessible pour les plantes (Segalen, 1995 ; Sanchez et al, 1997, Frossard et al, 2006). A cet effet, la faible phytodisponibilité du phosphore dans les sols de tanety peut limiter les rendements ou voir même être considérée comme l’un des principaux facteurs limitants pour l’exploitation de ces sols (Rabeharisoa, 1985 ; Rabeharisoa et Rasoamampionona, 2001). Il est donc indispensable d’accroître la réserve globale de P phytodisponible de ces sols, ou sa phytodisponibilité instantanée nécessaire à la nutrition des plantes.
Bases scientifiques
Nutrition phosphatée des cultures
Parmi les trois éléments indispensables à l’alimentation des cultures, le phosphore joue un rôle important dans la production agricole. Pour une plante, le phosphore entre dans la fabrication de nombreux composés biochimiques, et participe à diverses réactions fondamentales tels : la respiration, le métabolisme des glucides, les transports d’énergie (ATP)…. Il constitue en général un facteur important de croissance et de précocité. Le phosphore a une action notable sur l’implantation du système racinaire, il améliore la résistance au froid et à la verse des cultures, il intervient également dans la formation des grains et à sa maturation.
Pour la nutrition phosphatée des cultures, la plante absorbe le phosphore sous forme d’ion orthophosphate qui provient de la solution du sol. Cette solution du sol étant approvisionnée en phosphore, soit à partir du phosphore natif du sol (diffusion de la phase solide du sol), soit à partir des sources exogènes comme les engrais minéraux et/ou organiques. Notons qu’environ 99 % des ions phosphates qui vont dans la solution du sol proviennent de la phase solide du sol (Nair, 1993 ; Rabeharisoa et al., 2005 ; Morel, 2006). Ainsi, le passage entre les phases solide et liquide ou la diffusion des ions phosphates dans l’interface sol-solution du sol est donc l’étape déterminant qui contrôle la biodisponibilité du phosphore dans le sol (Fardeau et Colomb, 2001). Seule cette fraction biodisponible influe les prélèvements de phosphore par les cultures et les rendements (Fardeau et Colomb, 2001 ; Morel, 2006).
Le phosphore est présent dans le sol sous différents états : ceux qui sont localisés dans les phases solides du sol : lié à la matière organique ou à des microorganismes peuplant le sol; fixé ou précipité dans des minéraux (phosphates de fer, d’aluminium ou de calcium) ; adsorbé sur les particules minérales (argiles) et organiques ; et ceux qui sont en solution.
L’évaluation quantitative et mécaniste des fractions phytodisponible deviennent délicate lorsqu’on s’intéresse à la diversité des formes de P ajoutées à la multiplicité, à la diversité et à l’interactivité des mécanismes impliqués dans la régulation du transfert des ions P dans le système sol-solution- racine.
Parmi ces mécanismes, on peut distinguer les plus importants : La consommation racinaire de P dans la solution du sol qui entraîne d’abord une baisse de la concentration en P de la solution du sol. Ensuite, cette baisse de concentration va engendrer un gradient de diffusion de P entre la solution et la phase solide du sol et un déplacement des équilibres physicochimiques d’adsorption-désorption ou de précipitation-dissolution de la phase solide vers la solution du sol. Les échanges de P se font du milieu le plus concentré vers le moins concentré (Jungk, 1986). Ainsi, dans l’alimentation des plantes, lorsque la solution du sol est enrichie en engrais, l’équilibre est déplacé en faveur de la fraction adsorbée. Au contraire, lorsque les végétaux prélèvent du phosphore, appauvrissant ainsi la solution du sol, l’équilibre est déplacé en faveur de la fraction dissoute. La répartition des ions PO4³⁻ entre les deux fractions dépend donc de la quantité totale d’ions présents et du pouvoir fixateur du sol. Il faut donc constituer des réserves d’autant plus importantes que le pouvoir fixateur est élevé.
Le pH du sol intervient notablement aussi sur la régulation des échanges. Le pouvoir fixateur du sol vis-à-vis des ions phosphates avec les oxydes de Fe, d’Al, du Ca est en relation étroite avec l’acidité du sol (Frossard et al., 1992; Rabeharisoa, 2004). A plus haut pH, P peut précipiter avec le Calcium, tandis qu’à pH inférieur (Cas des sols ferrallitiques de Madagascar), P a tendance à être fixé au Fer et à l’Aluminium contenus dans le sol (Hyland et al, 2005). La plus forte solubilité du P dans les sols se situe entre les pH 6,2 et 7,0 (Parent et al., 2002).
Cycle du phosphore dans une parcelle cultivée : Flux et stock de P
Le cycle du phosphore désigne la circulation du P dans les écosystèmes entre le sol et la plante conduites par des mécanismes et des processus variés qui assure le passage de P entre le sol, la solution et la plante puis son retour au sol. La connaissance du cycle de P dans le sol fournit des balises permettant aux agronomes de mieux adapter les pratiques agricoles aux exigences environnementales des milieux récepteurs. Dans des écosystèmes naturels et faiblement anthropisés, le cycle du P peut être considéré comme fermé et équilibré (Magdoff et al., 1997). Les niveaux de prélèvement par les consommateurs sont faibles et les sorties de P sont quasiment nulles. Dans les parcelles cultivées, le cycle du P est ouvert, puisqu’il existe plusieurs voies d’entrées et de sorties de P, et parfois très déséquilibré en cas de forts écarts entre les entrées et les sorties (Morel, 2002). Le prélèvement de phosphore par la culture est le flux central et moteur de la circulation du phosphore (Barber, 1995, Hinsinger et al., 2005). Le déterminisme de ce flux est complexe puisqu’il dépend à la fois de la croissance et du développement des cultures, et en particulier de la mise en place des racines, des mécanismes de mobilisation du P mis en œuvre par les racines, de la présence et du rôle des microorganismes du sol et des nombreuses réactions solsolution régulant l’approvisionnement de la solution. La phytodisponibilité du P du sol, qui désigne l’aptitude du P du sol à être prélevée par la plante, recouvre ces différentes notions (Morel, 2002).
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Table des matières
1 INTRODUCTION
1.1 Contexte général et problématique
1.2 Objectifs
1.3 Bases scientifiques
1.3.1 Nutrition phosphatée des cultures
1.3.2 Cycle du phosphore dans une parcelle cultivée : Flux et stock de P
1.3.3 Phytodisponibilité de P dans le sol
2 MATERIELS ET METHODES
2.1 Matériels
2.1.1 Site d’expérimentation
2.1.2 Dispositif expérimental
2.2 Méthodes
2.2.1 Modalités de prélèvement des échantillons
2.2.2 Méthode d’analyse
2.2.3 Analyse statistique des donnés
3 RESULTATS
3.1 Rendement en grains et graine durant la période expérimentale
3.2 Propriétés chimiques du sol
3.2.1 Concentration de P dans la solution du sol (Cp)
3.2.2 P extrait à la résine après la 4e récolte
3.2.3 Evolution annuelle de la concentration de P dans le sol par la méthode Olsen après chaque campagne culturale
3.3 Pouvoir tampon du sol
3.4 Flux et bilan de P
3.4.1 Flux
3.4.2 Bilan annuel et cumulé de P
3.5 Coefficient Apparent d’Utilisations de l’engrais (CAU)
3.6 Variation de Stock à la 4e récolte
3.7 Evolution annuelle du pH du Sol
4 DISCUSSIONS ET RECOMMANDANTIONS
4.1 Effet des doses de P apportées sur le rendement
4.2 Effets des doses de P apportées sur le phosphore phytodisponible du sol
4.2.1 Evolution de la concentration en P (Cp) dans la solution du sol
4.2.2 Fractions de P potentiellement disponible
4.2.3 Le pouvoir tampon du sol
4.3 Vérification des hypothèses
4.4 Proposition d’amélioration et perceptive d’application de la recherche au niveau paysannat
4.5 Limite du travail
5 CONCLUSION
