Généralités sur les systèmes de culture bananiers

Généralités sur les systèmes de culture bananiers

Bilan azoté en bananeraie

Absorption des cultures

Les besoins de la culture de banane sont estimés à 200 kg N/ha/an. L’absorption d’azote chez le bananier est strictement proportionnel à ces besoins en croissance durant le cycle puisque le bulbe ou souche ne contient jamais plus de 15% de l’azote du bananier et n’a ainsi pas de rôle de réserve, (Martin-Prével et Montagut, 1966 ; cité dans Thieuleux, 2006). La prospection racinaire du bananier est assez limitée puisque 90% des racines s’étendent latéralement jusqu’à un mètre de la plante et 70% de la biomasse racinaire totale est confinée dans les 20- 40 premiers centimètres du sol (Champion et Sioussaram, 1970 ; cité dans Thieuleux, 2006).
Cet enracinement superficiel à développement latéral serait propice à la valorisation des nutriments issus de la décomposition des résidus de cultures placés dans les inter-rangs, mais défavorable à l’absorption des nitrates lessivés à plus de 60 cm.
D’après Thieuleux (2006), l’efficacité de l’engrais est faible pour la culture de la banane : de 20 à 35% en fonction du stade de développement. En effet les pertes d’azote par lessivage sont très importantes en zone tropicale. En outre, une part importante de cet engrais, estimée à 40 % est organisée par la biomasse microbienne.

Minéralisation de la matière organique du sol

La minéralisation nette de l’azote est la transformation de l’azote organique endogène du sol en azote minéral. Dans des conditions de pH très faible et de température élevées, cette transformation peut-être d’origine physico-chimique, ce qui est le cas aux Antilles. Sous climat tempéré, elle est principalement due à la dégradation biologique par les micro et macro-organismes du sol. Dans les sols tropicaux, les quantités d’azote minéralisées annuellement peuvent varier de quelques dizaines à plus de 150 kg/ha (Bonzi, 2002). En milieu tempéré, la phase de nitrification, souvent très rapide, justifie que l’on puisse regrouper les mécanismes de minéralisation et de nitrification. On considère ainsi que l’azote minéral disponible pour la plante est sous forme nitrique. Ce n’est pas le cas dans les zones tropical, les sols étant acide (en particulier les sols brun rouille à halloysite où les essais sont effectués, où le pH est égal à 5,5), la nitrification est ralentie et doit donc être prise en compte (Sierra et al., 2003).

Organisation microbienne 

L’organisation microbienne correspond à l’assimilation de l’azote minéral par les microorganismes du sol pendant l’oxydation de substrats carbonés. Ce phénomène est aussi appelé immobilisation car les plantes étant moins bonnes compétitrices que les micro-organismes pour l’azote minéral, elles ne peuvent accéder à l’azote incorporé dans la biomasse microbienne (Hart et al., 1994a, cité dans Vale, 2006).Bien que temporaire (l’azote immobilisé est par la suite re-minéralisé lors du renouvellement de la biomasse microbienne du sol), l’organisation microbienne représente un poste important de pertes d’azote biodisponible pour la culture en place.
Récemment, il a été montré qu’en bananeraie, si une part importante de l’engrais azoté n’est pas absorbée à court terme par la culture, le reste n’est pas majoritairement lessivé. En effet,environ 40 % sont réorganisés par la biologie du sol et susceptibles d’être à nouveau disponibles pour les plantes (Thieuleux, 2006).

Minéralisation des résidus de culture (bananier)

Les besoins de la culture de banane sont estimés à 200 kg N/ha/an. Or les exportations, qui correspondent aux régimes récoltés, ne représentent que 60 kg N/ha/an, soit 30% de l’azote total de la plante, les 70% restant étant restitués au sol sous forme de résidus (Godefroy, 1975).

Lixiviation 

L’écoulement d’eau est concentré à la base du tronc et au milieu de l’inter rang du fait de la structure du couvert bananier. De ce fait il y’a une multiplication par 20 de la valeur et de l’intensité de la pluie sur une surface équivalente à la base du faux tronc où sont apportés les engrais (Bussière et al., journal of hydrology, soumis, cité dans Thieuleux, 2006). Ce fonctionnement hydrologique distribué peut aggraver les pertes d’azote par ruissellement et lixiviation.

Ruissellement 

Les travaux de Line Thieuleux montrent que les pertes en eaux par drainage représentent quasiment la totalité des pertes en eaux des bananeraies alors que le ruissellement ne représente que 4 à 8% de ces pertes sans ETP. On peut donc estimer que le ruissellement est négligeable en bananeraie.

Volatilisation 

Quant aux pertes par volatilisation de l’azote ammoniacal, elles sont liées aux conditions du sol (pH, CEC, porosité), à son humidité (concentration de la solution du sol), et aux conditions climatiques et peuvent varier entre quelques % et 50 % pour les engrais minéraux.Pour les sols tropicaux acides, ces pertes sont faibles, en raison de l’humidité du sol qui induit un transfert rapide de l’azote dans le profil et du faible pH du sol qui n’est pas favorable à ce processus. Par ailleurs, pour un taux d’argile supérieur à 60%, une CEC supérieure à 5cmol/kg et un pourcentage de matière organique du sol supérieure à 1.5, conditions réunies pour les parcelles étudiées (sol brun rouille à halloycite), les pertes par volatilisation sont très faibles (Bonzi, 2002, citée dans Thieuleux, 2006). On pourra donc, dans nos conditions expérimentales, les négliger.

Modification du fonctionnement azoté du système par l’introduction d’une plante de couverture

En premier lieu, la plante de couverture consomme l’azote minéral situé dans la zone du sol explorée par son système racinaire, réduisant ainsi les ressources disponibles pour le bananier.
En outre, la présence d’une plante de couverture dans un vignoble permet de réduire le ruissellement (Battany et al., 2000), réduisant ainsi les pertes d’azote par ruissellement.
Cependant, nous avons vu que les pertes par ruissellement ne représentaient que 4% des pertes totales. En revanche, la plante de couverture pourrait jouer un rôle de piège à nitrates et ainsi diminuer les pertes d’azote par lessivage très importantes en bananeraie pendant la saison humide (hivernage).

Modélisation

Généralités sur les modèles de simulation de culture

Les modèles de culture et de systèmes de culture développés durant les 25 dernières années ont beaucoup évolué. Ils visent à estimer des grandeurs agronomiques ou physiologiques (production de biomasse, rendements…), parfois les impacts environnementaux et les performances économiques de ces systèmes (Tixier, 2004).
Leurs intérêts sont multiples : ils peuvent être utilisés afin d’étudier l’effet de pratiques agricoles sur les rendements, la qualité de la production, l’environnement. Ils peuvent également être utilisés en conseil technique afin d’aider l’agriculteur à prendre des décisions en matière d’irrigation, de choix de variété, de date de semis ou de raisonnement de la fertilisation azotée…

Table des matières

I.INTRODUCTION ET CONTEXTE : VERS UNE CULTURE DE LA BANANE PLUS DURABLE 
A. CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL DE LA CULTURE DE LA BANANE A LA MARTINIQUE
B. DES RECHERCHES SONT EN COURS SUR DES NOUVEAUX SYSTEMES DE CULTURE BANANERAIES ENHERBEES
II. BIBLIOGRAPHIE ET PROBLEMATIQUE
A. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
1. Généralités sur les systèmes de culture bananiers
a) Physiologie du bananier
b) Diversité des systèmes de culture bananier
c) La culture de la banane, une culture au fonctionnement spatial hétérogène
2. Associer une plante de couverture à une culture de vente : intérêts et compétitions
a) Intérêts des plantes de couverture :
b) Etude de la compétition plante de couverture/Culture de vente
c) Dynamique d’accumulation de la biomasse de la plante de couverture :
3. Fonctionnement azoté d’une bananeraie
a) Une maîtrise de la fertilisation nécessaire
b) Quels indicateurs pour évaluer le statut azoté de la plante ?
c) Bilan azoté en bananeraie
d) Modification du fonctionnement azoté du système par l’introduction d’une plante de couverture
4. Modélisation
a) Généralités sur les modèles de simulation de culture
b) SIMBA, un modèle de simulation des systèmes de culture bananiers
B. DEFINITION DE LA PROBLEMATIQUE
III. MATERIELS ET METHODES 
A. PRESENTATION DU PRAM
B. ZONE D’ETUDE ET DISPOSITIF EXPERIMENTAL
1. Caractéristiques générales du site expérimental
2. Dispositifs expérimentaux
a) Choix des plantes de couverture
b) Bananeraie établie en cycle 4
c) Nouvelle bananeraie en 1er cycle
C. PROTOCOLES ET PROCEDURES ANALYTIQUES
1. Suivi de l’azote dans le sol
a) Echantillonnage du sol en bananeraie
b) Dosage de l’azote minéral du sol
c) Dosage de l’azote et du carbone organique du sol
2. Observation du fonctionnement des couverts
a) Suivi du fonctionnement de la bananeraie
b) Suivi du fonctionnement de la plante de couverture
3. Suivis tensiométriques dans la bananeraie
4. Mesure de la température dans la bananeraie
D. TRAITEMENTS STATISTIQUES
E. CONSTRUCTION DU MODELE SIMBA-IC
1. Conception du module plante de couverture
2. Spatialisation du fonctionnement azoté de l’interface plante-sol
IV. RESULTATS ET INTERPRETATIONS DES EXPERIMENTATIONS EN BANANERAIE
ENHERBEE 
A. ETUDE DE LA CONCURRENCE POUR LES RESSOURCES ET EFFET SUR LE DEVELOPPEMENT ET LA CROISSANCE DU BANANIER
1. Lorsque la bananeraie est établie (4ème cycle)
a) Mise en évidence d’un retard de croissance
b) Concurrence pour quelle(s) ressource(s) ?
2. Pendant la phase d’installation (1er cycle)
a) Mise en évidence d’un déficit de croissance et d’un retard dans le développement
b) Concurrence pour quelle(s) ressources ?
B. ETUDE SPATIALISEE DU FONCTIONNEMENT AZOTE DE LA BANANERAIE ENHERBEE
1. Un fonctionnement de la plante de couverture spatialisé
a) En bananeraie en phase d’installation
b) En bananeraie établie
2. Une dynamique de l’azote dans le sol spatialisée
V. APPROCHE DE MODELISATION 
A. CALIBRATION DU MODELE
1. Calibration de la croissance en biomasse de la plante de couverture
2. LAI de la plante de couverture
3. Le coefficient d’extinction pour la plante de couverture
4. Le pourcentage d’azote de la plante de couverture au pied du bananier et dans le grand rang
5. Le stock d’humus initial
6. La minéralisation de la matière organique
7. Le pourcentage de LAI du bananier et d’exploration des racines dans chacune des zones
8. Coefficients de concentration des précipitations dans certaines zones (stemflow et throughflow)
B. VALIDATION DU MODELE
C. EXPLORATION PAR LE MODELE DES SCENARII DE GESTION DE LA PLANTE DE COUVERTURE ET DE LA FERTILISATION
VI. DISCUSSION ET PERSPECTIVES
A. DISCUSSION
1. Discussion des hypothèses de départ
2. Discussion sur le type de plante de couverture à adopter
3. Discussion sur la gestion du couvert végétal en bananeraie
B. LIMITE DE LA METHODOLOGIE ET DES RESULTATS OBTENUS
C. LES FREINS MAJEURS AUX CHANGEMENTS DES PRATIQUES CULTURALES
D. PERSPECTIVES DE TRAVAIL
1. Aller plus loin dans la compréhension du fonctionnement azoté d’une bananeraie enherbée :
2. Affiner le choix de la plante de couverture
3. Aller plus loin dans la calibration et la validation du modèle
4. Evaluation des nouveaux systèmes de culture prototypés par modélisation
5. Autres critères à prendre en compte pour la compréhension et la gestion du système de culture bananeraie enherbée
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
RESUME 
ABSTRAC

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