Soutenance mémoire
Le maïs (Zea mays L.) est une céréale très recherchée et appréciée partout dans le monde (ONU, 1983). Pour Madagascar, il se présente à la troisième place en termes de superficie cultivée après le riz (Oriza sativa L.) et le manioc (Manihot esculenta L.). Pour sa richesse en nutriment, le maïs grain est très utilisé aussi bien dans l’alimentation humaine comme complément alimentaire que dans l’alimentation animale comme ingrédient des provendes (Wasaya et al., 2011). Il est aussi utilisé comme matière première dans la fabrication de nombreux produits industriels (Siddiqui et al, 2006 ; Batamoussi et al., 2014). Pourtant, la production demeure encore faible et le rendement n’atteint que 1,5t ha-1 (Ministère auprès de la Présidence en charge de l’Agriculture et de l’Elevage, 2013). Dans la plupart des cas, les paysans pratiquent ce type de culture sur les zones de tanety . Il est indéniable que ces zones demeurent encore peu exploitées malgré son importance en termes de surface à Madagascar (Razafimahatratra, 2011). Mais, elles sont peu fertiles à l’état naturel, c’est-à-dire pauvres en éléments minéraux assimilables (Andriamaniraka et al., 2010).
Néanmoins, l’amélioration de la productivité et aussi de la fertilité des sols s’avèrent possible en apportant des fertilisants. Pour le cas des céréales comme le maïs, il peut contribuer à l’augmentation du rendement en grain qu’en biomasse (Ogola et al., 2002) à condition d’utiliser un matériel végétal performant (Karrou, 2001) comme le maïs hybride PANNAR 12. Les contraintes liées à la disponibilité des fertilisants organiques incitent parfoisles agriculteurs à opter pour les fertilisants chimiques. Il est indéniable qu’ils ont largement contribué à l’amélioration et au développement de la productivité des cultures partout dans le monde (Nabila et Mohamed, 2005). Les engrais azotés restent les plus utilisés dû au fait que l’azote participe activement à la croissance des plantes (Mengel et Kirkby, 1982) et il entre dans la constitution de la chlorophylle. Pourtant, il est très mobile et subit des transformations très rapides en fonction du changement de l’humidité et de la température du sol (Karrou, 2001). Il peut être facilement perdu par lessivage, lixiviation, volatilisation, ou dénitrification. La ressource en azote peut aussi être partagée avec les microorganismes du sol par les phénomènes d’organisation et/ou d’immobilisation (Recous et al., 1997). Toutefois, l’apport excessif d’engrais chimiques peut avoir des impacts négatifs sur l’environnement (FAO, 2002). La cherté de ces engrais et les différents risques suscités nous incitent à trouver les moyens d’améliorer l’efficience d’utilisation de l’azote via les engrais de synthèse apportés (Plénet, 1995 et Karrou, 2001).
Site expérimental
Localisation
L’étude a été réalisée dans le fokontany de Fonenana (latitude : 18°58ʹ59.8ʺS; longitude 47°17ʹ27.6ʺE; altitude 1342m), Commune Rurale d’Imerintsatosika, District d’Arivonimamo, Région Itasy, à environ 32 km à l’Ouest de la capitale.
Climat
La région est caractérisée par un climat de type tropical d’altitude affichant une température annuelle moyenne de 18,4°C et une pluviométrie moyenne de 1319 mm (www.climate-data.org).
Type de sol
Le site expérimental se situe sur une zone de tanety. Le sol appartient à la classe des oxisols selon la classification américaine (Soil Taxonomy of the United States Department of Agriculture USDA, 1999), ou ferralsols selon la classification mondiale (World Reference Base for Soil Resources, 2014) ou encore sols ferrallitiques désaturés d’après la classification de la Commission de Pédologie et de la Cartographie des Sols (CPCS, 1967).
Les sols ferrallitiques sont des sols très profonds de couleur rouge, à horizons peu différenciés. Le rapport C/N est proche de 10. Ils sont pauvres en matière organique et en nutriments. La capacité d’échange est très basse (1 cmol+ kg-1 de terre fine). Et ils possèdent un pH acide voisin de 5,5 (USDA, 1999 ; FAO, 2014). Mais toute cette situation permet de maîtriser le mieux possible les différents états de nutrition à cause de la faible fourniture en élément du sol.
Les caractéristiques physico-chimiques du sol avant la mise en place de la première expérimentation en 2012, sur la profondeur 0 à 5 cm, selon Solomampionona (2014) sont :
– pH H2O : 5,0
– Carbone organique : 17,5 g kg-1
– Matière organique : 30,17 g kg-1
– Azote total : 1,12 g kg-1
– Phosphore assimilable : 4,15 mg kg-1
– % en argile : 42,12 .
Dispositif expérimental
Description du dispositif
L’actuel dispositif est la même plateforme expérimentale utilisée que pendant les trois premières années de l’expérimentation depuis 2012. Le dispositif expérimental est un dispositif en blocs aléatoires complets ou blocs de Fischer. Il est constitué par 3 blocs c’est-à-dire 3 répétitions et un bloc témoin. Les blocs sont installés perpendiculairement à la direction de la pente. De plus, la pente est faible, c’est-à-dire inférieure à 10%. Il comporte au total 24 parcelles de 7 m sur 7 m. Chaque bloc est formé par 8 parcelles élémentaires disposées sur deux rangées consécutives de manière à assurer une homogénéité au niveau des conditions à l’intérieur de chaque bloc.
Traitements
Les facteurs contrôlés sont :
– mode de gestion du sol : labouré ou non
– mode de gestion des résidus : avec ou sans restitution (paillage)
– dose de fertilisation azotée : avec urée à raison de 120kg N ha-1 ou sans urée 0kg N ha-1 .
L’essai consiste donc en huit traitements disposés en randomisation totale dans chaque bloc . Tout le protocole expérimental utilisé est celui proposé par l’IAEA, l’initiateur du projet. Pour les traitements recevant une fertilisation azotée, deux placettes ou « micro parcelles 15N » mesurant 1,5 m x 1,2 m y sont installées. Comme son nom l’indique, ce sont des micro parcelles qui ont reçu de la fertilisation azotée sous forme d’urée labellisée d’excès isotopique en 15N de 5,10% au lieu d’urée normale d’abondance naturelle en 15N de 0,36% comme sur le reste de la parcelle. La dose d’azote est homogène dans toute la parcelle. 120kg N.ha-1 y ont été appliqués. Le coût élevé de ces types d’engrais labellisé a limité la surface des micro parcelles.
L’utilisation de cette méthode de marquage isotopique via l’urée labellisée permet de déterminer avec précision la dynamique de l’azote pour déterminer le taux d’absorption, de conversion et d’utilisation de l’azote issu de l’engrais.
Matériel végétal utilisé
Le matériel végétal utilisé lors de cette expérimentation est le maïs hybride PANNAR-12 distribué par la société AGRIVET. Selon le Global Technology (2013), il est très performant du point de vue agronomique .
Conduite de culture
Travail du sol
Un travail de labour sur 20 à 25 cm a été réalisé à l’aide d’un angady (une bêche), quelques jours avant le semis. Cette opération n’a été faite que sur les traitements avec labour (T1, T2, T3, T4 et les témoins TA et TB).
Semis et épandage d’engrais
Le semis a été fait le 07 Décembre 2015. Il a été effectué en poquets de deux grains. L’écartement entre poquet est de 0,4 x 0,5 m pour une densité de 45 000 plants ha-1 environ. L’ensemble du dispositif à l’exception du bloc témoin a reçu la fertilisation suivante appliquée au moment du semis:
– 20 kg P ha-1 apportés par le TSP (granule) à 46% de P2O5 La quantité de TSP utilisée est de 98 kg ha-1 .
– 60 kg K ha-1 apportés par le K2SO4 (poudre) à 50% de K2O La quantité de K2SO4 utilisée est de 145 kg ha-1 .
L’apport consiste à un épandage en ligne à 5 cm de la ligne de semis afin d’éviter le contact direct de l’engrais avec les semences. Pour éviter toute forme de perte, les engrais sont enfouis à quelques cm du sol. Pour les parcelles relatives au traitement avec l’azote, elles ont reçu de l’urée à 46% de N sous forme de granule à raison de 120kg N ha-1 , soit 261kg ha-1 d’urée. Cette quantité utilisée se justifie par le souci d’éviter le problème de facteur limitant, fréquent pour l’azote. Le mode d’épandage est similaire qu’aux deux autres engrais. Pourtant, l’apport a été fractionné en deux dont le premier durant le semis pour les 1/3 ou 40kg N ha-1 et le 2/3 restant équivaut à 80kg N ha-1 au 20ème jour c’est-à-dire au stade 6 à 8 feuilles. En effet, le maïs n’absorbe que 10% de ses besoins totaux avant le stade 10 feuilles, alors que 65% de ses besoins doivent être couverts entre le stade 10 feuilles et la floraison femelle (Plenet, 1995).
Quant aux deux micro parcelles 15N, formées par 3 sur 3 pieds de maïs soit 9 pieds chacune, l’urée 46% a été remplacée par de l’urée 46% enrichie en 15N. Cette urée a été apportée sous forme de poudre, à une dose de 120kg N ha-1 . Le 15N permet de quantifier le pourcentage d’azote dans la plante qui est issu des différents compartiments tels que le sol, les engrais et les résidus de culture après le cycle cultural. Il permet aussi d’établir les besoins nutritifs de la culture et de rendre l’application d’engrais plus efficace.
Epandage des résidus de culture
Les résidus de maïs restitués correspondent à 1/3 de la biomasse aérienne issue de la campagne précédente notamment les tiges, selon la recommandation du protocole de l’IAEA. Ils sont laissés tout simplement en mulch, parallèlement à quelques cm des lignes de semis. Ils ne sont pas broyés ni enfouis dans le sol. La quantité de résidus apportés a été de 1,20 t ha-1 pour les parcelles avec urée et avec restitution (T1 et T5) et 0,94 t ha-1 pour les restes sans urée mais avec restitution (T3, T7, TC et TD).
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Table des matières
INTRODUCTION
1. MATERIELS ET METHODES
1.1. Site expérimental
1.1.1. Localisation
1.1.2. Climat
1.1.3. Type de sol
1.2. Dispositif expérimental
1.2.1. Description du dispositif
1.2.2. Historique des parcelles
1.2.3. Traitements
1.2.4. Matériel végétal utilisé
1.3. Conduite de culture
1.3.1. Travail du sol
1.3.2. Semis et épandage d’engrais
1.3.3. Epandage des résidus de culture
1.3.4. Suivis et entretiens
1.3.4.1. Lutte contre les ennemis de culture
1.3.4.2. Démariage
1.4. Mesures et analyses
1.4.1. Sur le sol
1.4.1.1. Prélèvement
1.4.1.2. Analyses au laboratoire
1.4.2. Sur la plante
1.4.2.1. Echantillonnage
1.4.2.2. Mesure de la croissance pendant la période végétative
1.4.2.3. Mesure de la qualité de la récolte
1.5. Calculs
1.5.1. Rendement en grain et biomasse
1.5.2. Efficience d’utilisation de l’azote N-UE
1.6. Analyses statistiques des données
2. RESULTATS ET INTERPRETATIONS
2.1. Analyses du sol
2.1.1. Acidité du sol
2.1.2. Azote total
2.1.3. Phosphore
2.1.4. Potassium
2.1.5. Carbone organique
2.1.6. Corrélation entre les paramètres chimiques du sol
2.2. Résultats sur la plante
2.2.1. Effets des traitements sur les paramètres morphologiques et biologiques du maïs
2.2.1.1. Taux de germination
2.2.1.2. Croissance
2.2.1.3. Diamètre au collet des tiges
2.2.2. Effets des traitements sur le rendement
2.2.2.1. Effet de la restitution sur le rendement
2.2.2.2. Effet du labour et de la dose d’azote sur le rendement
2.2.2.3. Prélèvement d’azote par la plante
2.2.2.4. Evaluation du rendement
2.2.2.5. Rendement en grain et éléments majeurs dans le sol
2.2.3. Effets des traitements sur l’efficience d’utilisation d’azote
3. DISCUSSION ET RECOMMANDATIONS
3.1. Discussion suivant les hypothèses 1 et 2
3.1.1. Sur le sol
3.1.1.1. Modification du pH du sol
3.1.1.2. Dynamique des macro-éléments dans le sol
3.1.1.3. Amélioration des propriétés physiques du sol
3.1.2. Sur le rendement et ses paramètres
3.1.2.1. Effet des modes de gestion du sol sur la germination
3.1.2.2. Facteurs de croissance chez le maïs
3.1.2.3. Amélioration du rendement du maïs par les pratiques culturales
3.1.2.4. Amélioration des paramètres de rendement
3.2. Discussion suivant l’hypothèse 3
3.3. Limites de l’étude
CONCLUSION
