Soutenance mémoire
L’économie de Madagascar est majoritairement basée sur l’agriculture. Généralement réparties dans le milieu rural, 68% de la population malagasy sont des agriculteurs (INSTAT, 2011). Le système de culture de ce monde rural a évolué avec le temps. Initialement de l’abatis sur brûlis en amont du paysage et de la riziculture de bas fond, la production agricole ne permet plus de subvenir aux besoins alimentaires de chaque foyer qui ne cessent d’augmenter. Or, les collines restaient inexploitées face à la saturation des bas-fonds mais le développement de nouvelles variétés de riz tolérantes à l’altitude a permis aux agriculteurs d’exploiter les Tanety des collines. A la riziculture irriguée s’ajoutait ainsi la riziculture semi-irriguée puis la riziculture pluviale sur les versants des collines (Raboin et al., 2013). Cette issue n’est pas pour autant facile à appliquer. La pédologie de la Grande Île est dominée à 46,5% par des sols ferrallitiques. Ce type de sol domine les Tanety des Hautes Terres et la côte Est de l’île (Segalen, 1995). Les sols ferrallitiques ont des propriétés physico-chimiques peu favorables à la culture. Ils ont un pH acide autour de 5,5 et ils sont formés sous des conditions tropicales d’où l’accélération poussée de leurs altérations qui ont données des proportions en argiles (kaolinite) très élevées, une capacité d’échange cationique très faible (inférieur à 16cmol+ /kg) et une richesse en oxyde de fer et d’aluminium (Sanchez et al., 1997 ; Rabeharisoa, 2004). L’acidité des sols réduit la disponibilité des éléments nutritifs pour les plantes ainsi que la capacité d’échange cationique des sols. Ainsi, la quantité de cations que le sol peut retenir sur son complexe adsorbant est vraiment restreinte ; ce qui induit différentes carences d’éléments assimilables par les plantes. Par conséquent, la productivité agricole de ces zones reste très faible impactant la sécurité alimentaire (FAO, PAM, 2013). Il apparait donc évident que pour combler les multiples carences du sol, il est nécessaire de restaurer la fertilité des sols par des apports de Matière Fertilisante Organo-Minérales ou MAFORS (Ballot et al., 2016). Or, l’apport d’une seule matière ne serait pas suffisant pour résoudre toutes les carences des sols ferrallitiques. L’ajout de plusieurs MAFORS semblent alors inévitable. Par exemple, un chaulage avec de la dolomie est nécessaire pour augmenter le pH du sol et d’autres MAFORS devraient être apportées conjointement pour améliorer la disponibilité d’éléments nutritifs dans la solution du sol pour ensuite être disponibles pour la plante cultivée (Fofana et al, 2008). Aussi, la fertilisation du sol ne se limite pas à l’accroissement de la nutrition de la plante mais également à valoriser les processus naturels des sols assurés par les organismes édaphiques. Ces organismes améliorent la structure du sol, dégradent les matières organiques, et mettent à la disposition des plantes les nutriments dont elles ont besoin (Blanchart et Jouquet, 2012).
Echantillonnage des sols
Site de prélèvement
Le sol d’Imerintsiatosika a été choisi comme site de prélèvement du sol. Ce choix se base sur l’ensemble des travaux réalisés dans le cadre du projet SECURE qui finance cette étude. Ce sol, très carencé en éléments nutritifs, a été choisi comme référence en relation avec les expérimentations déjà effectuées. Le site se trouve dans la région Itasy, District d’Arivonimamo, Commune rurale d’Imerintsiatosika, Fokontany Alatsinainy Loharano dans le village de Miadampionina. La carte ci dessous nous indique la localisation du site .
Le prélèvement a été fait sur un horizon de 0-20 cm à l’aide d’une angady en début du mois d’octobre 2018, avant la saison de pluie, sur une zone d’environ 16 m² (Cliché 1). Le sol relativement sec (avec une humidité inférieure à 7%) a été stocké au laboratoire à l’obscurité et au sec.
Caractéristiques du sol
Le site de prélèvement est caractérisé par un sol de défriche non cultivé pendant plus de 25 ans (Cliché 1). Les analyses physico-chimiques issus des études antérieures ont montré des carences en N et P (N total = 1,6 g kg-1 et P total = 1,31 g kg-1 ) avec un pH relativement acide (pH eau= 4,7). Les teneurs en carbone sont également faibles (C total = 29,2 g kg-1 ). Les analyses granulométriques ont montré une forte composition en argiles + limons fins puisque ce sont des sols cuirassés, riche en gibbsite. Les teneurs en oxyde de fer et d’aluminium sont aussi très élevées (31,4% de Fe2O3 et 28,2% d’Al2O3) alors que celles de la silice sont faibles (10% de SiO2). Des expérimentations soustractives sur ce sol ont montré des carences dans les biomasses végétales suivant l’ordre P>Ca>Mg>N. Les Clichés suivants illustrent le site de prélèvement et le mode de prélèvement du sol .
Matériels utilisés
MAFORS sélectionnées
Selon les précédents résultats du projet SECURE, les 17 MAFORS sélectionnées sont :
– Des MAFORS paysannes telles que : les fumiers traditionnels et améliorés, les fientes de volailles, le vermicompost, les poudrettes de parc, les cendres d’Eucalyptus et les cendres de balles de riz.
– Des MAFORS commerciales : le Madacompost (Komposteco) et Madacompost (Korneco) ou corne de zébu, le vermicompost TATA, la dolomie, le NPK 11 22 16, l’hyperphosphate de Prochimad, les farines de crabes provenant de Majunga, le Guanomad, le Terreau d’Andralanitra et le Taroka (engrais phosphaté).
Selon leur état, ces MAFORS ont été classés en deux grands groupes à savoir les MAFORS à valeurs fertilisantes organiques, simplement appelés : matières organiques et les MAFORS à valeurs fertilisantes minérales ou les matières minérales. Les matières organiques sont des ensembles hétérogènes de substances et composés d’origine animale et végétale tandis que les matières minérales sont des produits de synthèse d’éléments naturels ou chimiques directement assimilables par la plante. Le rapport C/N est un indicateur de la dynamique des matières concluant leurs valeurs fertilisantes. Les matières ayant un ratio C/N > 12 sont riche en carbone ou en élément difficilement décomposable (e.g : kératine) sont des matières stables et qui se minéralisent lentement leur conférant une valeur amendante. Les matières ayant un ratio C/N< 10 sont riche en azote ou élément assimilable. Elles se minéralisent rapidement leur conférant une valeur fertilisante. La dose d’apport varie donc selon cette classification. Le tableau suivant indique les doses apportées ainsi que la classification adoptée.
Variété de riz sélectionnée
La variété de riz Chhomrong Dhan a été sélectionnée pour cette expérimentation. Cette variété d’origine népalaise est très productive et se comporte bien sur les terres peu fertiles d’où son introduction par les chercheurs dans les années 1990 (Raboin, 2013). Depuis son introduction et sa diffusion par le FOFIFA, elle représente actuellement 80% du riz pluvial cultivé sur les Hautes-Terres. Cette variété est tolérante à la pyriculariose et s’adapte bien sur les hautes altitudes, c’est pourquoi la majorité des agriculteurs optent pour son utilisation. Le site de prélèvement se situe également à une haute altitude de 1400m d’où le choix de cette variété.
Variables mesurées
Au cours de l’expérimentation
Au cours de l’expérimentation, des suivies hebdomadaires de la croissance des plantes ont été faites à l’exemple des hauteurs, du nombre de talles et du nombre de feuilles. A la fin de l’expérience, des fonctions qui servent à estimer la chlorophylle dans la plante ont été mesurés tels que le SPAD, le PRI et le NDVI.
▪ Le NDVI ou « normalized difference vegetation index » est lerapport entre les bandes du PIR (proche infrarouge) et du rouge normalisé par la somme des deux bandes pour réduire les effets d’éclairement. Cet indice est un indicateur de la santé végétale puisqu’il est sensible à la vigueur et à la quantité de la végétation (Steven R., 2010)
▪ Le PRI ou « Photochemical Reflectance Index » est une mesure composée qui combine la réflectance et l’exitance solaire d’une surface foliaire, sensible aux changements dans les pigments caroténoïdes du feuillage vivant. A l’aide de ces pigments, l’indice va donner des informations sur l’efficacité photosynthétique ou de l’utilisation de la lumière photosynthétique ou encore le taux d’absorption du dioxyde de carbone par le feuillage par unité d’énergie absorbée (Steven R., 2010).
▪ Le SPAD « Single Photon Avalanche Diode » permet des mesures rapides et faciles de la teneur en chlorophylle des plantes sans endommager les feuilles des plantes. Cette teneur va donner des indices sur la santé des plantes mais aussi pour contrôler leur croissance. Il est souvent utilisé pour optimiser la fertilisation azotée mais dans notre cas, il est utilisé pour déterminer la nutrition azotée des plantes (Caccia M., 2019).
Les valeurs de NDVI, PRI et SPAD ont été obtenues par des mesures directes sur les feuilles (Cliché 4) à l’aide des appareils de mesures respectivement Plant Pen NDVI300, Photon Systems Instruments, Plant Pen PRI200, Photon Systems Instruments et SPAD-502Plus Konica Minolta Sensing.
A la fin de l’expérimentation
Après la récolte, les biomasses racinaires et aériennes ont été démontées, lavées puis séchées à l’étuve à 60°C pendant 48h avant d’évaluer leurs poids secs. Les éléments C, N, P, K, Ca, Mg des parties aériennes et racinaires ont été dosés. La méthode de Dumas ou dosage par chromatographie CHN a été adoptée pour doser les teneurs totaux en carbone et azote dans les plantes (Dumas T., 1984). Des échantillons d’environ 20 µg ont été placées dans des capsules disposés dans des microplaques. Ensuite ces microplaques ont été envoyées à l’UMR Eco&Sols Montpellier pour les lectures des teneurs (C% et N%) Les biomasses ont été broyé à 2 mm puis minéralisées à 600°C afin d’extraire à l’acide (HCl 5%) des solutions pour chaque échantillon. Ces extraits ont servi pour doser les éléments cités ci-dessus. La méthode de coloration au bleu de molybdène a été adoptée pour doser le phosphore total dans les extraits acides de biomasses aériennes et racinaires (Murphy J., 1962). Le but est de former un complexe phosphomolybdique en milieu acide à l’aide des réactifs : Molybdate d’ammonium (NH4)6Mo7O24, 4H2O et acide ascorbique C6H8O6. Après la coloration la lecture a été faite à l’aide d’un spectrophotomètre dans une longueur d’onde de 880µm. Les bases échangeables (K, Ca et Mg) sont aussi dosées par la méthode spectrophotométrie après extraction par cobalt de strontium de lanthane (concentré à 25%) (Afnor, 1999). Les extraits sont dilués selon les bases à doser : 20 ou 50 pour le Calcium, 50 pour le magnésium et 200 ou 500 pour le potassium. Chacun de ces éléments possède leur propre cathode de lecture. Après dosage de ces éléments les teneurs totaux en g/kg ont été obtenues. Ensuite les quantités totales absorbés par la plante ont été calculées en multipliant les teneurs par la masse sèche des biomasses aériennes ou racinaires afin d’avoir des résultats exprimés en g/kg de biomasse.
Le sol a été séché à l’air libre sous serre avant les analyses y afférant. Le pH a été dosé à l’aide d’un pH-mètre équipé d’une électrode pH et d’une sonde Pt température. Des suspensions de 5g de sol ont servi pour doser le pH. Les teneurs totaux en carbone et azote ont été obtenus par la méthode chromatographique de Dumas comme ceux des plantes (Dumas T., 1984). Le dosage POlsen ou phosphore disponible dans les sols a été prévu suivant les méthodes d’extraction de Olsen (1954) et la coloration en vert malachite (Subba A., 1997).
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Table des matières
INTRODUCTION
I. MATERIELS ET METHODES
1.1. Echantillonnage des sols
1.2. Matériels utilisés
1.3. Dispositif expérimental et mis en pot
1.4. Variables mesurées
1.5. Méthodes statistiques
II. RESULTATS
2.1. Modélisation des assemblages de MAFORS
2.2. Indices multifonctionnels
2.3. Classification finale des MAFORS et pratique paysanne
III. DISCUSSIONS ET PERSPECTIVES
3.1 Assemblages de MAFORS pour une meilleure croissance de la plante
3.2 Assemblages de MAFORS améliorant la nutrition des plantes
3.3 Assemblages de MAFORS maximisant les fonctions écologiques du sol
3.4 Motifs d’assemblages de MAFORS pour une innovation agronomique
3.5 Evaluation de l’étude
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE
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