Généralités sur la gestion de la fertilité des sols et la biologie des sols

LE SOL

Définition

Milieu complexe, le sol a connu une évolution dans sa définition au cours du temps. Le sol est la couche externe de l’écorce terrestre, vivante et dynamique qui résulte de l’altération de la roche mère sous l’effet conjugué de l’eau, de l’air, des températures et de l’action des êtres vivants (végétaux ou animaux). Il a été décrit comme un système compartimental entretenant de multiples transferts entre ses principaux compartiments d’une part et avec le milieu extérieur d’autre part (Morel, 1989). Pour Gobat et al. (2010), le sol est un carrefour multifonctionnel, présentant une organisation interne systématique et abritant une « exclusivité » terrestre.

En effet, le sol est un support pour les êtres vivants, un habitat à biodiversité très élevée, un réservoir de matières organiques et minérales et un lieu de transformation de ces matières. Outre ces rôles, le sol est un régulateur des échanges et flux dans l’écosystème et un système épurateur des substances toxiques.

Concept de fertilité des sols 

Le concept de fertilité des sols, qui paraît a priori clair, quand on se réfère à la productivité primaire des écosystèmes naturels, recouvre en réalité des notions variées dès lors que l’on se situe dans la perspective d’une utilisation agricole de ces écosystèmes (Pieri et Moreau, 1986). La fertilité du sol est alors un concept très complexe. Autrefois définie comme l’aptitude d’un sol à produire, la fertilité des sols a connu une évolution dans sa définition avec le temps (Pieri et Moreau, 1986 ; Pieri, 1989 ; Delville, 1996). Le concept de fertilité peut être défini comme étant l’aptitude d’un milieu à satisfaire durablement les besoins des populations rurales à travers les systèmes de production qu’elles mettent en œuvre. La fertilité d’un sol résulte donc de l’interaction entre les caractéristiques pédoclimatiques du milieu, les systèmes de production, les pratiques agricoles et le contexte socio-économique (Delville, 1996 ; Dugué et al., 1998).

LES CAUSES DE LA BAISSE DE LA FERTILITE DES SOLS

Les sols de l’Afrique subsaharienne sont caractérisés par leur faible fertilité inhérente et leur susceptibilité à l’érosion (Breman, 1998). En effet, l’érosion des sols est reconnue comme l’un des principaux facteurs de dégradation des sols. Elle entraine des pertes de terre, de nutriments et de surface cultivable (Niang, 2006). Elle constitue selon Manu et al. (1998), un important facteur biophysique de la faible productivité des systèmes agro-pastoraux. Les sols de l’Afrique de l’Ouest font également face aux pertes de matière organique et d’éléments nutritifs liées à la mise en place de systèmes de culture inappropriés, et à l’impact des conditions climatiques (Sedogo, 1993 ; Taonda et al., 1995 ; Nacro, 1997 ; Bationo et al., 1998 ; Ouédraogo, 2004). La pratique de la culture continue sans restitution qualifiée d’agriculture minière par Bationo et al. (1998), accélère ainsi la baisse de la fertilité des sols. En plus, l’explosion démographique a entrainé une augmentation des besoins en terre cultivable, en zone de parcours et des besoins domestiques en produits végétaux. Cette pression foncière a eu pour conséquence, la suppression ou la réduction de la jachère (Van Reuler et Prins, 1993 ; Berger, 1996), et la mise en culture de terres marginales, empêchant ainsi le renouvellement de la fertilité des sols. Tous ces facteurs compromettent la base des systèmes traditionnels de production agricole. L’usage intensif et exclusif d’engrais minéraux notamment azotés entraine également une acidification du sol à long terme (Pieri, 1989 ; Bationo et Mokwunye, 1991 ; Sedogo, 1993) et peut provoquer des dommages sur l’environnement par la pollution des nappes phréatiques (Dudal et Byrnes, 1993). La mise en culture des sols s’accompagne donc d’une baisse de leur fertilité.

LES STRATEGIE DE GESTION DE LA FERTILITE DES SOLS

La productivité des sols de l’Afrique de l’Ouest en général et du Burkina Faso en particulier est limitée par leur faible fertilité. Plusieurs actions furent alors entreprises pour tenter d’enrayer la dégradation des sols, et rétablir un niveau de production compatible avec la satisfaction des besoins des populations. Ces stratégies de gestion de la fertilité ont connu une évolution avec le temps. Traditionnellement utilisée pour reconstituer les aptitudes culturales d’un sol, la jachère est de plus en plus abandonnée face à la pression démographique croissante (Van Reuler et Prins, 1993 ; Berger, 1996). L’utilisation d’engrais chimiques a dès lors été présentée comme la solution pour la fertilisation des sols et l’amélioration des rendements. Les engrais minéraux solubles sont des substances immédiatement disponibles pour les plantes. Ils sont appliqués pour satisfaire les besoins des cultures. Cependant, plusieurs études montrent qu’une fertilisation exclusivement minérale ne peut pas assurer une production agricole durable.

L’apport exclusif d’urée contribue en effet, à une minéralisation rapide de la matière organique et à la baisse des rendements à long terme (Sedogo, 1981 ; Pieri, 1989 ; Sedogo, 1993). Ces auteurs ont par ailleurs démontré le rôle primordial de la matière organique dans la gestion de la fertilité des sols. En effet, la gestion durable de la fertilité des sols passe toujours par le maintien d’un horizon humifère (ou organique) en surface, le plus important possible. Selon Bationo et Mokwunye (1991), la nature des minéraux argileux des sols de l’Afrique Subsaharienne (kaolinite) rend la matière organique indispensable à l’utilisation efficace des nutriments.

Les substrats organiques utilisés dans la fertilisation des sols sont de nature et de formes variées. Ils sont composés du compost, de fumier, de résidus de cultures, de déchets et d’engrais verts, etc. Suivant leur stade d’évolution, on distingue: les matières organiques libres fraîches, les produits transitoires et l’humus (Delville, 1996). La décomposition de la matière organique fraîche dépend de sa qualité notamment de son rapport C/N, de sa teneur en lignine et en polyphénol (Tian et al., 1997). Les substrats de bonne qualité (C/N bas) se décomposent plus rapidement. L’incorporation au sol de matière organique de faible qualité entraine une minéralisation excessive de la matière organique du sol ou une « faim » d’azote pour les cultures (Janssen, 1993). Cependant, la faible disponibilité et la faible qualité des ressources organiques sont des contraintes à l’utilisation de la matière organique à grande échelle. En effet, les résidus de cultures font l’objet de plusieurs usages. La quantité de fumier produite est faible pour permettre son utilisation à grande échelle. Par ailleurs, il a été montré qu’il y a une complémentarité entre la matière organique et les engrais minéraux (Janssen, 1993). La gestion durable de la fertilité des sols implique donc l’utilisation de technologies appropriées aux conditions paysannes, basées sur l’utilisation équilibrée des engrais minéraux et des ressources organiques. En effet, les études de Pieri (1989), Van Reuler et Prins (1993), Ouédraogo et al. (2007) ont montré que l’usage combiné de la matière organique et des engrais minéraux augmente les rendements tout en préservant le stock de matière organique du sol à un niveau acceptable. La matière organique améliore les propriétés biologiques et physico-chimiques du sol et constitue une source d’éléments nutritifs pour les cultures (Misra et al., 2005). Elle constitue également une source d’énergie pour les décomposeurs et permet d’améliorer l’efficience de l’utilisation de l’eau et des nutriments par les cultures (Ouédraogo, 2004).

La durabilité des systèmes de production dépend fortement des systèmes de rotation des cultures notamment avec les légumineuses fixatrices d’azote (Bado, 2002). En effet, les légumineuses sont des plantes capables de fixer une partie de l’azote atmosphérique et de l’intégrer dans le sol. Au Burkina Faso, les légumineuses produites sont principalement le niébé (Vigna unguiculata L. (Walp)), l’arachide (Arachis hypogaea L.), le voandzou (Vigna subterranea L. (Verdc.)) et le Soja (Glycine max L. (Merill)). Les études de Bado (2002) ont montré que les quantités d’azote fixé par l’arachide et le niébé varient de 8 à 23 kg d’azote /ha pour l’arachide soit 27 à 34 % de ses besoins en azote et 50 à 115 kg d’azote /ha pour le niébé soit 52 à 56% de ses besoins en azote. Une partie de l’azote fixé est utilisée par la légumineuse et l’autre partie est rejetée dans le sol. L’arachide et le niébé augmentent l’azote minéral du sol respectivement de 13 à 40% et 20 à 25% (Bado, 2002). Ainsi, lorsque les légumineuses sont utilisées en rotation ou en association dans les systèmes de culture, elles contribuent à améliorer la teneur en azote du sol, mais aussi l’absorption de l’azote (Bado et al., 2012). Les cultures succédant aux légumineuses, peuvent donc bénéficier de l’azote fixé, soit directement en absorbant la portion laissée dans le sol, soit indirectement par l’intermédiaire des résidus des légumineuses. En effet, Bado (2002) a montré que les rendements du sorgho avaient augmenté de 60 et 300% respectivement avec l’arachide et le niébé comme précédents culturaux. Samaké et Kodio (2004) ont montré que la rotation du niébé avec le mil améliore le rendement du mil la première année après la culture du niébé. Cette rotation a permis d’améliorer le niveau de l’azote total du sol et de réduire l’infestation des champs par le Striga hermonthica de 50% par rapport à la culture continue du mil. La rotation céréale / légumineuse permet également d’améliorer la nutrition phosphatée des cultures (Alvey et al., 2001).

Outre le rôle que jouent les légumineuses dans la fixation de l’azote atmosphérique, les études de Alvey et al. (2001), Bado et al. (2011) et Traoré (2012) ont montré que l’arachide et le niébé contribue à la réduction des infestations par les nématodes dans les systèmes de rotations. Par contre, Bado et al. (2011) ont montré que le niébé augmentait l’infestation par les nématodes dans les systèmes de rotation par rapport à la monoculture du sorgho sans pour autant réduire la production agricole.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 
Généralités sur la gestion de la fertilité des sols et la biologie des sols
Chapitre 2 
Présentation du milieu d’étude et approche méthodologique
Chapitre 3 
Effet de l’interaction entre des modes de gestion de fertilité et la macrofaune sur la productivité du niébé et du sorgho en zone nord soudanienne du Burkina Faso
Chapitre 4 
Impact de l’urée et de la qualité de la matière organique sur la macrofaune et le ruissellement.
Chapitre 5 
Effet de la macrofaune et des modes de gestion de la fertilité sur la teneur du sol en phosphore, azote, et potassium.
Chapitre 6 
Effet de la macrofaune et des modes de gestion de la fertilité sur les fractions et l’indice de gestion du carbone d’un lixisol en zone semi-aride
Chapitre 7 
Discussion générale
Conclusion générale
perspectives
Références bibliographiques
Table des matières
Annexes

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