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Les formes et flux de l’azote dans le sol
Les formes d’azote dans le sol L’azote organique du sol constitue la majorité de l’azote du sol (95%). Les êtres vivants du sol et la biomasse microbienne agissent dans les transformations entre leurs formes organiques et minérales. L’azote minéral est présent sous trois formes : l’ion ammonium (NH4+), l’ion nitrite (NO2-) et l’ion nitrate (NO3-). A l’exception des légumineuses qui bénéficient de la fixation symbiotique, les plantes absorbent l’azote principalement sous forme minérale (COMIFER, 2011).
Les flux d’azote dans le sol
a. La minéralisation de l’azote organique et l’organisation de l’azote minéral : La minéralisation de la matière organique du sol conduit à la production d’azote ammoniacal (N-NH4), puis d’azote nitrique (N-NO3) par la nitrification. On parle de minéralisation brute. Selon la teneur en azote de la matière organique décomposée (rapport C/N), tout ou une partie de cet azote est consommé par les microorganismes. On parle d’organisation brute. La résultante de ces 2 processus concurrents peut conduire soit à une accumulation d’azote minéral dans le sol, on parle alors de minéralisation nette, soit à une diminution du stock d’azote minéral dans le sol, on parle alors d’organisation nette (cas des matières organiques à rapport C/N élevé comme des pailles de céréales) (COMIFER, 2011).
b. Apports par la fixation de l’azote atmosphérique et par la déposition : La fixation est la transformation de l’azote moléculaire gazeux en azote ammoniacal, qui est ensuite incorporé dans des composés organiques. Deux types de processus sont rencontrés. D’abord, la fixation libre réalisée par des bactéries aérobies ou anaérobies spécifiques, ainsi que par des cyanophycées. Ensuite, la fixation symbiotique qui résulte de l’association entre les espèces légumineuses et les bactéries du genre Rhizobium. (Source : COMIFER, 2011)
c. Les pertes d’azote minéral
• La dénitrification : La dénitrification est la transformation de l’azote nitrique en azote gazeux N2. Dans certaines conditions, comme le cas de l’excès d’eau, l’enchaînement des réactions chimiques est incomplet et conduit à la production de formes intermédiaires d’oxyde d’azote dont le protoxyde d’azote N2O.
• Les pertes gazeuses lors de la nitrification : La nitrification est le processus aérobique de transformation de l’azote ammoniacal en azote nitrique. Le processus libère de l’azote gazeux sous forme de N2O.
• La volatilisation de l’azote ammoniacal : La volatilisation d’ammoniac est le processus de passage du NH4+ adsorbé sur le complexe argilo-humique ou dissous dans la solution du sol vers sa forme gazeuse NH3 libérée dans l’atmosphère. Ce phénomène se produit rapidement après l’apport et peut dépasser 20 % des apports d’engrais minéral.
• La lixiviation du nitrate : La lixiviation est l’entraînement d’éléments minéraux dissous par la percolation de l’eau vers la profondeur (COMIFER, 2011).
Le phosphore du sol
Le phosphore peut être classé selon ses formes dissoutes et particulaires, et ses formes minérale et organique. Seul le phosphore présent dans la solution du sol, sous la forme d’ions orthophosphates, est directement assimilable par les plantes (Hinsinger et al., nd in Rakotovololona, 2013 ). Les formes de phosphores sont :
• Le phosphore total qui est l’ensemble de toutes les formes de phosphore présentes dans un échantillon de sol.
• Le phosphore minéral est celui qui est inclu dans des minéraux, dans les composés d’oxy-hydroxydes de fer et d’aluminium
• Le phosphore organique correspond à celui que l’on retrouve dans la matière organique fraîche et l’humus. Cette forme de phosphore est susceptible de devenir assimilable grâce à l’action des micro-organismes et à la minéralisation de l’humus.
• Le phosphore assimilable est celui constitué par la quantité du phosphore présent dans le système «sol-solution», capable d’atteindre la solution sous forme d’ions phosphates à un rythme compatible avec la vitesse d’absorption végétale, en période de pleine croissance. Les végétaux absorbent le phosphore sous différentes formes anioniques : PO43-, HPO42-, H2PO4-. Certains de ces anions se trouvent dans la solution du sol, d’autres sont adsorbés sur les surfaces externes des minéraux argileux, et sur les surfaces des oxy-hydroxydes de fer et/ou d’aluminium (Scheiner, 2005).
Sur l’approche méthodologique
Atouts L’estimation du rendement qui est importante pour la présente étude a permis d’obtenir des valeurs précises sur les performances individuelles des plantes de maïs de chaque carré de rendement avec la possibilité de leur traçabilité .Toutefois, il faut se rendre à l’évidence que l’hétérogénéité des plantes en traitement azote, du fait des plantes issues du resemis et de la transplantation, a eu un effet sur les valeurs du rendement. A part cela, cette opération s’est révélée être une difficulté lors de leurs manipulations du fait de la gestion et du contrôle de ces échantillons en nombre élevé. D’autre part, pour un sol en début d’expérimentation, les analyses sur leurs constituants principaux, c’est-à-dire en macroéléments, constituent un atout qui permettront le suivi de leurs évolution sur le long terme sur des profondeurs qui vont jusqu’à 30cm.
Limites La limite de notre étude se situe sur l’analyse de l’assimilation des éléments par la plante au niveau des grains, des pailles ainsi que des rafles. Malgré la préparation des 312 échantillons de végétaux, on n’a pas pu faire leurs analyses sous une contrainte de temps mais aussi que plusieurs analyses du même genre ont encore été entreprises et priorisées au laboratoire. Cela aurait tout de même pu être un élément explicatif de la dynamique des éléments notamment de l’azote du sol. Il faudra attendre la suite du travail pour évaluer réellement la dynamique des éléments dans la relation sol-plante.
Par rapport aux travaux de recherche locales
Le rendement en grains qui est la base de la production de maïs présente des valeurs légèrement faibles par rapport aux résultats de l’essai sur les variétés hybrides mené en 2012 par Rajaonarivelo à Andranomanelatra. En effet, ici le plus haut rendement est de 2,39 t.haˉ1 contre 4 à 8 t.haˉ1 pour l’essai précédemment cité. Cependant, il faut se rendre à l’évidence que l’essai susmentionné a reçu une plus grande fertilisation [fumier de ferme (10 t.haˉ1), du N11-P22-K16 (400kg. haˉ1), de l’urée (100kg. haˉ1)] ainsi qu’une grande quantité de dolomie (250 kg.haˉ1). Comparés aux rendements des variétés locales MEVA, par contre, nos résultats sur le rendement en grain sont similaires vu que ces derniers procurent des rendements en grains qui vont jusqu’à 4 t.haˉ1 sur les études effectuées par Ralaizafisoloarivony en 2012 à Lazaina. Pour la production de biomasse, on a eu un rendement de 10t.ha-1 contre 6 t.haˉ1 obtenu sur l’étude précédemment citée. Toutefois, on peut dire que pour un début de culture expériemental, on a des résultats satisfaisants. Sur les travaux de Randriamboavonjy en 2005 sur Ankazobe qui étaient également à un début de culture expérimentale sur un sol ferralitique succédant une jachère de légumineuses sur savane herbeuse. Il avait obtenu un rendement maximum de 1,2 t.haˉ1 pour la biomasse tige+feuille tandis que les maïs en grains vont au maximum à 0,3t.haˉ1. Cela est donc promettant sur le futur. Sur les premières années de l’expérimentation ; la terre n’a pas encore acquis assez de fertilité pour que les plantes puissent donner un rendement élevé. Jusqu’à ce que la teneur en nutriments dans le sol soit élevée, cette faible fertilité du sol restera une contrainte pour l’augmentation de la production de maïs (Radhika K.et al., 2013).
Effet sur le phosphore total et le potassium échangeable
Le phosphore et le potassium sont deux éléments qui ont été apportés d’une manière homogène sur toutes les parcelles. La teneur en phosphore du sol ne varie pas significativement suivant les traitements malgré qu’on constate une légère augmentation sur les profondeurs 0-5cm et 5-15cm. On peut même dire qu’elle est restée à peu près stable. Toutefois, Sinkevičienė A. et al. (2009) rapporte qu’il peut avoir une augmentation de la teneur en phosphore du sol sous paillage. Les éléments issus de la décomposition des pailles auraient un effet positif sur le sol. Le potassium, par contre, a enregistré une diminution non significative sur sa teneur. L’application du potasse améliore et facilite l’assimilation d’azote par la plante, les deux éléments agissent en synergie. La diminution de la teneur en azote inclut la diminution de la teneur en potassium (Ahmad et al., 2012).
L’hypothèse 2 qui stipule que La disponibilité en C et N s’élève avec l’augmentation de la dose d’apport en fertilisant est rejetée.
Recommandations
Sur l’itinéraire technique Il est préférable d’avancer la date de semis au tout début de la période de pluie pour que les plantes puissent profiter de l’abondance en eau et qu’ils puissent assurer pleinement leurs débuts de croissance. D’autre part, l’apport en fertilisant azoté ne doit pas non plus être au même moment que le semis afin d’éviter l’effet de l’échaudage. La phase de croissance de la plante située entre le semis et la levée étant la plus difficile vu que la production toute entière en dépend. Il est préférable de faire cet apport en ligne au moment où les jeunes plantes sont vigoureuses et ont une bonne capacité d’assimilation d’azote. L’optimum est de 3 à 4 semaines après la levée (à partir du stade 8 feuilles), c’est à partir de ce moment également que le maïs utilise la majeure partie de l’azote (Thibaudeau S., 2006). Une parcelle supplémentaire recevant une fertilisation organique sur la même variété de maïs devrait être installée afin qu’une évaluation de son effet comparé aux fertilisants minéraux puisse être faite.
Sur le suivi des conditions climatique L’élément manquant de l’expérimentation est un dispositif météorologique qui aurait pu permettre le suivi réel des conditions climatiques du terrain. Les données climatiques d’une zone toute entière ne fournissent pas de précision sur les conditions exactes sur le terrain. En effet, un des éléments les plus importants à savoir était l’évolution de la pluviométrie qui était déterminant sur la production. Outre cela, la température du sol ainsi que l’humidité du sol sous paillage sont aussi des éléments nécessaires non négligeables à considérer dans une expérimentation telle que ceci.
Sur la protection des cultures A la prochaine campagne d’expérimentation, il est préférable que le dispositif subisse un traitement pesticide généralisé pour que les insectes ne puissent pas prendre de l’envergure sur la prochaine culture et qu’ils puissent être contrôlés et maitrisés. Durant cette expérimentation, ils commençaient à prendre de l’ampleur sur terrain et présentaient une menace pour la prochaine campagne.
Sur la conduite de l’expérimentation Il faudrait faire un essai sur les mêmes traitements, pas forcément sur la même envergure que l’expérimentation, sur les terrains de culture paysanne en sites de diffusions. Cela pourrait montrer directement les différences au niveau du rendement par rapport à l’expérimentation et confirmer le fait que la fertilité du sol est en relation avec la productivité de la plante, les sols cultivés étant plus fertiles. Par la même occasion ; une dose intermédiaire entre 0 et 120 kg.ha-1 serait aussi intéressant à établir pour en évaluer l’effet. Une dose intermédiaire (exemple : 60 kg.ha-1) peut être accessible aux paysans au niveau économique. Le seul problème sur les sites de diffusion sera sur la sûreté de l’homogénéité des sols, cela signifie que seule l’expérimentation peut réellement montrer la dynamique des éléments.
Sur la gestion des travaux en laboratoire Afin que l’analyse des constituants en éléments dans les plantes soient possibles sur un même créneau de travail. Il ne faut pas attendre la récolte pour préparer les échantillons. Lorsque les épis ont atteint la maturité, il est possible d’en prélever des échantillons et les passer à l’étuve afin d’en faire directement les analyses. Une analyse sur la teneur en azote minéral du sol en milieu du stade de croissance de la plante est également nécessaire pour connaitre la dynamique de l’azote disponible pour la plante.
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Table des matières
Liste des abréviations
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des graphes
Liste des annexes
INTRODUCTION
I. ETAT DE CONNAISSANCES
I.1. L’azote dans le sol et la plante
I.2. Le carbone dans le sol
I.3. Le phosphore et le potassium du sol
II. MATERIELS ET METHODES
II.1. Site expérimental
II.2. Dispositif expérimental
II.3. Matériel végétal
II.4. Travaux de terrain
II.4.1. Itinéraire technique et culturale
II.4.2.Observations phénologique
II.4.3. Prélèvement du sol et des matériels végétaux
II.5. Travaux de laboratoire
II.5.1. Travaux sur le matériel végétal
II.5.1.1. Test de germination et pré-germination
II.5.1.2. Estimation de la biomasse aérienne produite
II.5.1.3. Evaluation du rendement du maïs
II.5.2. Analyse chimique du sol
II.6.Traitement des données
III. RESULTATS ET INTERPRETATIONS
III.1. Observations phrénologique
III.1.1. Taux de levée
III.1.2. Evolution de la hauteur
III.1.3. Rendement en biomasse
III.1.4. Rendement en grains
III.2. Analyse de sol
III.2.1. pH-eau
III.2.2. Carbone organique
III.2.3. Azote total
III.2.4. Phosphore total
III.2.5. Potassium échangeable
IV. DISCUSSIONS ET RECOMMANDATIONS
IV.1. Discussions
IV.1.1. Sur l’approche méthodologique
IV.1.2. Sur les résultats
IV.1.2.1. Effet des traitements sur la performance du maïs
IV.1.2.2. Effet des traitements sur la dynamique des éléments du sol
IV.1.2.2.1. Effet sur le pH
IV.1.2.2.2. Effet sur le carbone organique
IV.1.2.2.3. Effet sur l’azote total
IV.1.2.2.4. Effet sur le phosphore total et le potassium échangeable
IV.2. Recommandations
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE
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