Soutenance mémoire
La faible production agricole à Madagascar est liée à la mauvaise qualité des sols (Arrivets, 1998). Selon les travaux de Roederer (1971), Madagascar possède plusieurs types de sols : sols ferrallitiques, sols ferrugineux tropicaux, sols hydromorphes,… Comme dans d’autres pays tropicaux (Balibino et al., 2002), ce sont les sols ferrallitiques qui dominent la surface totale car ils occupent environ 65% de la superficie de l’Ile. Les sols ferrallitiques sont des sols argileux riches en fer et en aluminium sous forme hydratée qui se développent normalement sous forêt en climat chaud et humide, à partir de roches différentes (granite, gneiss, micaschistes, basalte, grès, alluvions anciennes,…) engendrant ainsi divers types de sols.
Les sols ferrallitiques malgaches, notamment sur les Hautes Terres, sont caractérisés par une forte proportion de kaolinite et de gibbsite, et en outre la présence d’aluminium échangeable pouvant atteindre le seuil de toxicité pour la plante. Ces sols ferrallitiques sont généralement acides avec des degrés de fertilité variables ; mais dénudés, ils sont très sensibles à l’érosion et à la dégradation. Protégés de l’érosion et mis en valeur par l’apport de fumier, d’engrais ou d’amendement, ils peuvent être favorables à certaines cultures qui sont variables selon les régions (maïs, arachide, manioc, canne à sucre, bananier, …). Ainsi on peut constater que dans l’ensemble, à l’exception de quelques sols volcaniques récents très limités, les sols deviennent très facilement érodables et pauvres en éléments nutritifs notamment le phosphore qui joue un rôle important dans la production agricole.
Pour la plante, le phosphore constitue l’un des trois éléments majeurs indispensables à son alimentation et un facteur qui peut sérieusement limiter la production agricole, surtout dans les sols ferrallitiques. En effet, l’acidité du sol ne rend pas disponible le phosphore dans le sol pour les plantes. Par ailleurs, certaines formes du phosphore sont difficilement accessibles aux plantes. Dans des sols acides de tropique fortement érodés, selon l’étude faite par Owusu-Bennoah et al., (2000) sur les sols de Ghana, le niveau de fertilité de P est très bas, ce qui se traduit par la basse concentration de P en solution, P échangeable et une capacité élevé de la fixation de P. A Madagascar, le sol contient une forte quantité de phosphore total (300 à 1200 mg P kg-1 ) mais est déficient en P biodisponible avec des teneurs inférieures à 10 mg P kg-1 avec l’extraction Olsen (Rabeharisoa, 2004). Ce cas de Madagascar est comme dans d’autres types de sols acides. L’estimation du phosphore biodisponible pour la plante constitue alors un outil utile pour raisonner la fertilisation phosphatée des cultures pour améliorer la production agricole (Fardeau, 1993).
L’importance du phosphore dans la fertilisation des cultures peut être estimée à partir de son effet sur le rendement de la plante qui peut se manifester par le développement des organes de la plante (Andrianjaka et al., 1986 ; Andriamaniraka et al, 2013 ; 2014 ; 2015).
ETAT DE CONNAISSANCE SUR LA DISPONIBILITE DU PHOSPHORE DANS LES SOLS FERRALLITIQUES DE MADAGASCAR ET LES FACTEURS DETERMINANTS
Les sols ferrallitiques de Madagascar
Jusqu’à maintenant, les sols ferrallitiques occupent le 2/3 de l’île de Madagascar. Ils couvrent les côtes Est et les Hautes terres du centre de l’île ce qui correspond à une zone climatique bien déterminée à pluviosité et à température assez fortes (Riquier, 1966). Ces sols ferrallitiques de Madagascar, notamment sur les Hautes terres, sont caractérisés par une forte proportion de kaolinite et de gibbsite, et en outre la présence d’aluminium échangeable pouvant atteindre le seuil de toxicité pour la plante.
Actuellement, l’encombrement des bas-fonds contraint les paysans à l’exploitation d’autres terroirs tels que les collines des Hautes Terres ou « tanety » pour élargir la surface agricole exploitée (Rakotoson, 2009). Les sols des collines malgaches sont constitués essentiellement de sols ferrallitiques. Pourtant ce type du sol présente de problème au niveau de son fonctionnement et de sa structure avec une teneur faible de phosphore biodisponible dans le sol. Ces sols ferrallitiques sont généralement acides avec des degrés de fertilité variables ; mais dénudés, ils sont très sensibles à l’érosion et à la dégradation. Protégés de l’érosion et mis en valeur par l’apport de fumier, d’engrais ou d’amendement, ils peuvent être favorables à certaines cultures qui sont variables selon les régions (maïs, arachide, manioc, canne à sucre, bananier). Ainsi on peut constater que dans l’ensemble, à l’exception de quelques sols volcaniques récents très limités, les sols deviennent très facilement érodables et pauvres en éléments nutritifs notamment le phosphore qui joue un rôle important dans la production agricole. Pour la plante, le phosphore constitue l’un des trois éléments majeurs indispensables à son alimentation et un facteur qui peut sérieusement limiter la production agricole, surtout dans les sols ferrallitiques (Andrianjaka, 1984 ; Andriamaniraka, 2009). En effet, l’acidité du sol ne rend pas disponible le phosphore dans le sol pour les plantes. Par ailleurs, certaines formes du phosphore sont difficilement accessibles aux plantes. Dans des sols acides de tropique fortement érodés, selon les études faites par Andrianjaka et Fardeau (1986) sur le phosphore assimilable et le pouvoir fixateur du sol à Madagascar (cas des sols de Mahitsy et Alaotra) et Owusu-Bennoah et al., (2000) sur les sols de Ghana, le niveau de fertilité de P est très bas, ce qui se traduit par la basse concentration de P en solution, P échangeable et une capacité élevé de la fixation de P. A Madagascar, le sol contient une forte quantité de phosphore total (300 à 1200 mg P kg-1 ) mais est déficient en P biodisponible avec des teneurs inférieures à 10 mg P kg-1 avec l’extraction Olsen (Rabeharisoa, 2004 ; Andriamaniraka, 2009). Ce cas de Madagascar est comme dans d’autres types de sols acides.
L’estimation du phosphore biodisponible pour la plante constitue alors un outil utile pour raisonner la fertilisation phosphatée des cultures pour améliorer la production agricole (Fardeau, 1993).
La disponibilité du phosphore
Le concept de biodisponibilité est largement utilisé. Cependant, il est rarement rigoureusement défini et il est souvent utilisé en lieu et place de disponibilité chimique. Dans le domaine des sciences du sol, la biodisponibilité peut être donc définie comme la potentialité d’un élément d’être transféré du sol jusque dans un organisme vivant considéré. Selon Hinsinger et al. (2004), pour un sol donné, la fraction biodisponible d’un élément peut considérablement varier selon l’organisme, y compris parmi des êtres vivants proches tels que les végétaux supérieurs.
Concernant le phosphore selon Vanden Bossche (1999), la biodisponibilité de cet élément est déterminée par la contribution d’un compartiment du phosphore du sol à l’alimentation de la plante tout en tenant compte des différentes interactions. La biodisponibilité du phosphore dépend donc potentiellement d’un grand nombre de réactions physicochimiques et biologiques capables de libérer des ions phosphates dans la solution à partir des compartiments minéral, organique et microbien du sol. Dans les sols ferrallitiques de Madagascar, le phosphore est présent dans les terres cultivées avec des teneurs très variées comprises entre 20 et 3000 mg kg-1 de P total (Selon Rabeharisoa en 1985, pour les sols ferrallitiques fortement désaturés, cette teneur peut atteindre 1200 mg kg-1 ) dans les couches labourées, ce qui représente environ entre 400 à 2000 kg P par ha si on considère qu’en moyenne la densité apparente du sol sur 0-20 cm est de 0.75 à 1.33 g cm-3.
Le phosphore se présente donc sous les formes suivantes dans le sol :
● phosphate dissous dans la solution du sol sous forme d’anions orthophosphates (PO4 3- , HPO4 2- , H2PO4- ) en très faible concentration, de l’ordre de 0.08 à 2.31mg P L-1 (Morel et al., 2000) ;
● phosphore labile plus ou moins rapidement biodisponible adsorbé sur phase solide du sol (argiles et matière organique)
● phosphore non labile très peu biodisponible contenu dans les minéraux et les précipités organiques du sol.
● Composés organiques phosphatés .
La fraction biodisponible du P du sol a pour origine les ions P dissous et les groupements P de la phase solide du sol susceptibles de passer en solution.
Les ions phosphates en solution
Le P dissous peut être sous forme d’espèces ioniques libres ou complexées, minérales et organiques. En effet, d’autres formes dissoutes portant un groupement phosphate pourraient être liées à d’autres molécules dissoutes, sous formes de complexes ou chélates, ou autres composés organiques dont le phosphate ne serait disponible pour la plante qu’après passage dans la solution au niveau de la rhizosphère (Hocking et al., 1999). Compte tenu du pH de la solution de sol, généralement compris entre 4.5 et 8.2, les espèces ioniques sont principalement H2PO4- et HPO4 2- qui peuvent former des complexes avec des cations et des molécules organiques. Des composés organiques contenant du P et des polyphosphates ont également été identifiés en solution (Morel, 2002).
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Table des matières
INTRODUCTION
DOCUMENT 1 : ACTIVITES PEDAGOGIQUES ET PARCOURS SCIENTIFIQUE
I. CIVILITE
II. CARRIERE
III. FORMATIONS ET DIPLOMES
IV. ENSEIGNEMENTS THEORIQUES DISPENSES
V. ENCADREMENT D’ETUDIANTS
V.1. Thèse de doctorat
V.2. Diplômes d’Etudes Approfondies (DEA)
V.3. Mémoire de Master 2
V. 4. Mémoires d’ingénieurs
vI. PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS
VI.1. Mémoires
VI.2. Publications dans des revues à comité de lecture
VI.3. Publications dans des revues sans comité de lecture
VI.4. Communications Posters dans des congrès internationaux
VI.5. Communications orales aux colloques et séminaires internationaux
VI.6. Participations aux colloques et séminaires nationaux et régionaux
VII. DIRECTION DE PROJETS DE RECHERCHE
VII.1. Projet BIRD
VII.2. Projet EGALE
VII.3. Projet FIHAVANA
VIII. PARTICIPATION A DES PROJETS DE RECHERCHES
VIII.1. Projet UVED
VIII.2. Projet PARMI
IX. ORGANISATION DE MANIFESTATIONS SCIENTIFIQUES ET ANIMATIONS SCIENTIFIQUES
IX.1. AFA 2014
IX.2. AGRICONFERENCE
IX.3. Congrès scientifique intern on l sur l sé urité liment ire et l’agriculture
IX.4. Membre du onseil de l’E ole Do tor le A2E (Agri ulture, Elev ge et Environnement)
IX.5. Membre du comité de thèses
DOCUMENT 2 : SYNTHESE DES TRAVAUX DE RECHERCHE
BREF RAPPEL DES PRINCIPALES ETAPES DE LA CARRIERE SCIENTIFIQUE
RESUME
ABSTRACT
INTRODUCTION GENERALE
SYNTHESE DE MES TRAVAUX ET PRINCIPAUX RESULTATS SCIENTIFIQUES (PERIODE 2009-
2016), PERSPECTIVES DE RECHERCHES POUR LES ANNEES A VENIR
I. Etat de connaissance sur la disponibilité du phosphore dans les sols ferrallitiques de Madagascar et les facteurs déterminants
I.1. Les sols ferrallitiques de Madagascar
I.2. La disponibilité du phosphore
I.2.1. Les ions phosphates en solution
I.2.2. Le phosphore contenu dans la phase solide du sol
I.3. Les différentes ppro hes d’ ppré i tion de l qu ntité de phosphore biodisponible d ns les sols
I.3.1. Les extractions chimiques
I.3.2. Evaluation biogéochimique de la biodisponibilité
II. L’effet des systèmes de culture sur la disponibilité du phosphore dans les sols
ferrallitiques de Madagascar
II.1. Introduction
II.2. Matériels et méthodes
II.2.1. Dispositif étudié
II.2.2. Les traitements
II.2.3. Les échantillons de sol
II.2.4. Méthodes analytiques
II.2.5. Analyses statistiques des données
II.3. Résultats
II.3.1. Caractéristiques physico-chimiques des terres analysées (0-20 cm)
II.3.2. L’effet des différents traitements sur le pH de sol
II.3.3. L’effet des différents traitements sur la matière organique de sol
II.3.4. L’effet de la matière organique sur le pH du sol
II.3.5. L’effet des différents traitements sur la concentration des ions phosphates (Cp) dans la solution du sol
II.3.6. Corrélation entre le pH du sol et la concentration des ions phosphates (Cp) dans la solution du sol
II.3.7. Schéma récapitulatif de l’effet des différents traitements sur la concentration des ions phosphates
II.4. Discussions
II.4.1. L’effet de la fertilisation sur le pH de sol
II.4.2. L’effet de la matière organique sur le pH de sol
II.4.3. L’effet du pH de sol sur la concentration des ions phosphates (Cp) dans le sol
II.4.4. L’effet de la fertilisation sur la concentration des ions phosphates (Cp) dans le sol
II.4.5. L’effet de système de culture sur la concentration des ions phosphates (Cp) dans le sol
II.5. Conclusion
III. La fertilisation phosphatée des sols ferrallitiques de Madagascar : effets des engrais biologiques phosphatés
III. 1. Introduction
III. 2. Matériel et méthodes
III. 2.1. Présentation du site d’étude
III. 2.2. Les engrais biologiques testés et le matériel végétal
III. 2.3. Estimation de rendement des cultures
III. 2.4. Analyses statistiques des données
III. 3. Résultats
III. 4. Discussions
III. 4.1. Effet de la fertilisation biologique et phosphatée sur les rendements
III. 4.2. Effet des doses d’engrais phosphatés apportées sur les rendements
III. 5. Conclusion
IV. Perspectives (projet de recherche)
IV.1. Pratiques agricoles améliorantes de la disponibilité des phosphores dans les sols ferrallitiques de Madagascar
IV.2. Les engrais phosphatés qui pourraient améliorer la productivité et respecter
l’environnement f e ux problèmes de h ngements lim tiques
IV.3. Modélisation de la biodisponibilité des phosphores en utilisant les engrais phosphatés biologiques sur les sols ferrallitiques
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
