[PDF] Etats physico-chimiques des sols cultivables en zone cotonnière du

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Etatsphysico-chimiquesdes solscultivablesen zonecotonnière duBurkinaFaso.

Effetsdel'histoireculturaleet

dutypede milieu.

B.OUATIARAI,G. SERPANTIE2,K.OUATIARAI,V.HIEN

1,

T.LOMPOI,A.BILGOI

1.Institut del'Environnementet de Recherches Agricoles (INERA), 03 BP 7192 Ouagadougou 03, Burkina Faso

2. Institut Français de Recherche Scientifique pour leDéveloppementen Coopération (ORSTOM),

BP 171, Bobo-Dioulasso 01,BurbinaFaso

Résumé

Pourappréhenderles effetscumulatifsdes cultures sur l'état des sols arables d'unerégiondesavanesoudanienne,uneétudecomparative

synchroniquea étéconduitedans les terroirs de la région deBondoukui,auBurkinaFaso.Situéeau coeur de la zonecotonnière,cette

région offre unegrandediversitédepaysagesagricoles. Un plateausableuxet uneplainelimono-argileusesontoccupéspar desparcourset

des zones deculturespermanentesouitinérantes.Sur 110parcelles,uneenquêteest menée surl'histoireculturaleet lesparamètres

courantsdel'horizon0-20cm(porositéglobale,teneuren matièreorganiqueM.O., pH...)sontmesurés.Onévaluedesparamètres

complémentaires(stabilitédestructure,infiltrabilité...) sur unsous-échantillon.Cesindicateursde fertilitéconviennentauxsystèmesde

culture

àintensificationintermédiaire.L'influenceimportante descolloïdesminérauxsur leséquilibresorganiqueset sur lastructure

imposel'utilisationd'unecovariable"teneurs en éléments fins"dans laplupartdescomparaisons.Cediagnosticmontred'abordque les variationsdues aux types de sols et

àlaphysionomiedesjachèreslonguesantérieures(forêtdense ou savane arborée)peuventmasquerles

effetscumulatifsdespratiquesculturales.Engroupantlessituationsde même type, onparvient

àestimerà40% la baissemaximaledu

statutorganiquedes sols, due auxculturesde très longue durée sansrestitution,encomparaisondu niveaud'équilibreobservéenculture

itinérante. Dans lessystèmescycliquescomportantunejachèrede plus de 5 ans, lestatutorganiquedu sol en fm dejachèreest

généralementmeilleurqu'enculturepermanente,mais dans certains cas aussimauvais. Ce phénomèneest dûàla fortepressionde prélèvementet

àl'appauvrissementchimiquedes terres, qui nepermettentpastoujoursàlajachèredejouer,pleinement,son rôle de

restaurationde lateneurorganique.Mais la culture permanente neconduitpas non plussystématiquement

àdégraderlestatutorganique.

La baisse deteneuren M.O. asurtoutdesrépercussionssur lescomposanteschimiquesetbiologiquesde la fertilité. Enrevanche,certains

paramètresde lafertilitéphysique,commelastabilité d'occupationdu milieu(jachèreouculture)quiconditionnent le type etl'organisationde la M.O. dans le sol et nonàlateneurmoyenneen matièreorganique.

Mots-clé:solsferrugineux-fertilité-jachère- système de culture - savane - coton - matièreorganique.

Physicalandchemicalstatesofarablesoils inBurkinacottonzone.

Effects

ofcroppinghistoriesonvarioussoils.

Abstract

Toapprehendbetterthe overallcumulativeeffectsofthebio-climaticenvironmentand its uses (wood collect, bush fire,pasture)on the

state

ofarable soils in asudaniansavana, asynchroniecomparativestudy has beencarriedout inBondoukui(BurkinaFaso).Locatedin the

cotton zone, this area offers a greatagricultural landscape variety,includinginparticularasandyplateau and aplainrich in clay and silt

locallycrossed bypermanentorshiftfields and pasture land.Investigationworks havethereforebeenachievedfollowingfallowlandsand

cultivatedfieldstypologyaccordingtotheirremote history("croppingseries"),theirpreviouscroppingsystem, and theirpresentland-use

pattern.

By usingextensiveinquiryabout110 plots, theassessmentofpost-culturaldynamicsandcultivatedsoils fertility have beenfocusedon the

characterization

ofsoilsstructuralstates and their chemical andhydrodynamicpatterns.Amongasubsampleyou assesscomplementaIy

parameters(structurestability,infiltrability).These fertility indicators areappropriatefor a first sorting out in thecontext

ofcultivation systemswithintermediateintensification.

Thegreatinfluenceofmineraicolloïdson soil status and structure obliges to the useofaco-variable"contentof fineelements" for most

ofthecomparisons.Thisdiagnosisshows first that thevariationsdues to thetypesofsoilsandoriginalecosystemshide thecumulative

effects

ofthecroppingsystems.Bygatheringsimilarsituationsyou manage to assess to40%themaximumdecreasein soilsorganicstatus

owingto longlastingcroppingwithoutrestitutioncompared with savarma landsresultingfromshiftingcultivation.

In sornecyclicsystems(includingeven an at leastfive-year-longfallow) the end offallow soilorganicstatus is not superiortothatof

permanentcropping.Thisphenomenonis due both to the high pressures put on fallow land and soilsdegrading,which do notallowthem

to revealentirelytheirpotentials.Permanentcultivationdoes notnecessarylead todegradedsoils either.Decreaseinorganicmatterrelated

to clay rate hasmainlyeffectsonchemicaland biologicalcomponent offertility.In return sorne physical fertilityparameters,such as aggregationstability,are firstlylinkedtocontentin mineraicolloïdsand thepreviousstate ofoccupation(fallow or crop)conditionning type andorganisation oforganicmatterin the soil. Key words:ferrugineous50ilsfertility- fallow -croppingsystem - 5avannas -cotton-organicmatter. 17

Introduction

Lessystèmescycliquesculture-jachèresont répandus en milieu tropical etparticulièrementenAfriquedel'Ouest

dessavanes(Ruthenberg,1980 ; Floret et al.,1993). Lajachèrey est créditée de multiplesavantages,en

particuliercelui derestaurercertaines composantes de la fertilité du sol après une culturetemporaire(Morel

Quantin, 1964). Lesrecherchessur ces effets sont loin d'être achevées, et surtoutnuancéesen fonction des

situations. Ainsi, derécentesétudes menées par l'INERA ont confirméle rôle de lajachèrede longue durée sur

larégénérationdenombreusescomposantes de la fertilitéphysiqueetchimique(Sédogo, 1993 ;Ouattara,1994).

Mais,contrairementà ce qui est admis (Nye

&Greenland,1964; Morel&Quantin,op.cit.;Godefroy&

Jacquin, 1975 ; Baver, 1984 ; Piéri, 1989) l'influence de lajachèresur la porosité structurale des solsferrugineux

tropicauxn'y a pas étéclairementmise en évidence. Nous nousproposonsde poursuivre ici lesinvestigationssur

les effets de lajachèresur le sol, mais cette fois dans un contexterégionalde savanesoudaniennecotonnière,

pourprendreen compte tous ses facteurs propres. D'autresquestionss'ajoutentà cetterecherchesur les effets

desjachères.Car lessystèmesde culture et deproductionnecessentd'évoluer:développementdescultures

commercialeset del'élevagesédentaire, mécanisation etutilisationd'intrants,allongementdespériodes

culturales,raccourcissementdes jachères. Ces nouveauxsystèmessont-ils durables?Lajachèreleur est-elle toujours

nécessaire?Quels effets cumulatifsproduisent-ilssur lemilieu?Plusieurs étudesexposentles risques

graves que lessystèmesde cultures actuels fontencourirau capital foncier et à la fertilité (Van der Pol,

1991;Taonda

et al., 1995).

Mais qu'est-ce, aujuste,que la fertilité, ce mot issu du langagecourant,qui se rapporte autant à desperceptions

sociales que techniques'? Si l'on s'en tient à une lectureagronomique;la fertilitéoU;<'aptitudeàproduired'un

milieu

Ilrenvoieàdespotentialitésdiverses (Sebillotte, 1993). Les échelles de fertilité varient donc selon les

modes de mise en valeur. Il n'y a pas de fertilité absolue. Onjugeraainsi l'état d'un milieu (climat,terrain,êtres

vivants) sur sesaptitudesvis-à-vis du système de culture choisi. Vue sous cet angle, la fertilité nesaurait

s'identifierni àunparamètredu sol unique, ni à une simplecombinaisonde paramètres, ceux-ciinteragissant

entre eux, avec leclimatet le système de culture choisi. Ellerecouvreles fonctions que le milieu doit remplir,

lesrendementspotentiels(de la terre, des intrants, du travail), les contraintesencouruesdans leprocessusde

production(risques,conditionset difficultés techniques), enfinles coûtsd'exploitationpotentiels. Maispourtrier

aprioridesterrainssoumisà un même environnementbio-climatiqueet à un type de système deculture(ici un

systèmede culturemoyennementintensif des savanessoudaniennes),on peutnéanmoinscommencerpar se

baser sur lescomposanteschimiques et physiques de la fertilité,conventionnellementadmisespource cas

précis.

Pourconnaîtreles effets

cumulatifsdes systèmes de culture sur leur milieu, ilconvientdeconnaîtreun état

initial et un état final. Les effets cumulatifs sont pardéfinitionpeuperceptiblesà très court terme, mais il existe

desméthodespourlesestimer(bilans organiques, bilansminéraux,suivisdiachroniques).Ellesrestentdélicates

à mettre enoeuvreailleursqu'en milieu contrôlé, où lesconditionsgénéraleset les systèmes deculturediffèrent

biensouventducontexteagricole réel. Nous pouvonscomparerles différents états actuels par une étude

synchroniquedeparcellesen culture ou l'ayant été, dans uncontexterégional deproductiondonné.

Ilfaudra

alors lesrelierà desréférencesécologiques et aux différentssystèmesde cultures passés. Dans unsecondtemps,

onévaluerapar des tests et enquêtes agronomiques l'impact de ces états hérités sur les résultats dessystèmesde

culture actuels.

Notre proposn'estpasd'établirdes cartes d'aptitude, dans la mesure où nous nous intéressons àl'agriculturetelle

qu'elle se pratique.L'existenced'un champ signifie que le couplesol-systèmede culture y estsuffisamment

efficace dans soncontexte socio-économique.Mais ce couple est-ilaméliorableet surtoutdurable?Ce sont bien

les questions qui sont poséesactuellementaux agronomes. Pourmaîtriserdurablementuneproduction,le choix

existeraentremaîtriserle milieu ou adapterprogressivementle système de culture

àsonévolution.

Nousprésentonsici lapremièrepartie de cette enquête sur la fertilité, qui a consisté

àexplorerlavariabilitéde

critères de fertilité a priori,valables pour les systèmes de culture de moyenneintensification,telsqu'ilssont actuellement,dans unepetiterégion représentative de la zone dessavanescotonnières. 18

Matérieletméthodes

Cadre del'étude

LarégiondeBondoukui,site choisi pour cette étude, est située en limite Nord dusecteurclimatiquesud

soudanien.Lapluviositémoyenneannuelleest de 900 mm. Les sols cultivéssontprincipalementdu type

ferrugineuxtropicallessivé,généralementépais d'aumoins1mètre,etfréquemmenthydromorphesvers 50 cm.

Ces solssontcaractériséspar unestructurefaiblementdéveloppée.Deux grandes unitésmorpho-pédologiques

ont étéconcernéesparl'enquête:

- le"plateau",glacis structural sur grèsgrossiers,présentedes sols ayant unetexturegénéralement

sableusedans les horizons de surface, avec, enprofondeur,hydromorphiedans les bas de pente et rubéfactionsur les partiesconvexesou ensituationdepiémont(solsferrallitiques).Des

àfaibleprofondeurserencontrentsur la moitié

del'espacedu plateaurendantcespartiesincultivables. - le"bas-glacis",domainele pluscultivé,est uneplaineproche du fleuveMouhoun, surla série de grès"schisto-dolomitiques".Les sols qui y sontdéveloppéssonthydromorphesavec des textures grossièressur les pentes,limono-sableusesen plaine,limono-argileusesdans lesbas-fonds.

Cesdeuxunitéssont séparées par unetransitiondecuirassesétendues et devalléesétroites.

Dans cetterégion,représentativede la zonesoudaniennecotonnière,la pression foncière faible audéparts'est

accentuéedans lesannées1970 sous le doubleeffetdesmigrations-et du-développementdel'agriculture:

pratiquedeculturescommerciales,développementde la culture attelée, etdéveloppementdel'élevage.La durée

desculturess'yaccroît,celle desjachèresdiminue,et lesprélèvementsaugmentent.Il est aussiobservéune

évolutionde laphysionomievégétale desjachères: plus deligneuxdans certains cas, mais dansd'autres,il se

produitunretardde lacolonisationdes graminéespérennes(Devineau &Fournier, 1997).

Typologie dessituationsculturales

Avec les sols des deux unitésmorphopédologiques,nousdisposonsd'une gammetexturaleétendueàcroiser

avec unetypologied'histoiresculturales. Pourcroiserles états actuels du sol avec lesfacteurshistoriques,

il

convientderetenirune échelle de tempsadéquate.En effet certainsparamètresdu sol sontsensiblesaux

changementsrapidesde l'étatd'occupation(états desurface,stabilité de structure parexemple),d'autressont

douésd'unerelativeinertie (stock de M.O., pH). Dans ce but, ilfaut'prendreencomptedifférenteséchellesde

temps :étatactuel,passé immédiat, temps long. Au cours del'histoire,sesuccèdentnonseulementdespratiques

culturales,mais aussi despratiquesd'exploitationenpâturage,feux etprélèvements.Pourletempslong, nous définissonsdes sériesagro-écologiques,comme dessuccessionsparticulièresdephasesculturaleset dejachères.

Pourle passéimmédiat,nous décrivons lesystèmesdeculture,commelessuccessionsettechniquesculturales

observéespendantlespériodesde culture (Kissou, 1994 ;Serpantié &Douanio, enprép.).ABondoukui,hors du

voisinageimmédiatdes villages, troisprincipalessériesagro-écologiquesont étérecensées:

A. Lacultureitinérante,5 ans deculturetous lestrente àquaranteans. Les étatsactuelsconcernéssont lesjachèresd'aumoins30 ans (ou duiréen languebwa)après 5 ans de culture, et lesculturesdemoinsde 5 ans surdéfrichede duiréd'aumoins 30 ans. Laphysionomiedesduirésest variée,suivantlarichessechimique,

l'humiditéet lerégimedes feux de lastation:forêt dense (sans tapisgraminéen)ousavanesarboréespâturéeset

brûlées.Laduréedesculturesdépassantmaintenantsystématiquementdix ans, on netrouveplus l'état "jeune

jachère"encultureitinérante. B.Lesculturespermanentesdepuis au moins 5 ans. Ils'agitde lapersistancedecultured'une défriche de

duiré,exploitationqui peut atteindre danscertainscas, 30 ans. Ici c'est l'âge duchampqui est leparamètre

d'état(6-10,11-15, >15 ans). Desjachèresàherbacéesannuellesde moins de 4 anspeuvents'intercalerdans la culturepermanente.

C. Lesculturescycliques.Apartird'unedéfrichede

duiré(dans les années 1960),suitla mise en place d'unsystèmeculture-jachèreplus ou moinsrégulier(5 à10 ans de culture, 5à20 ans dejachèredetypesavane arbustive).Les états àprendreen compte sont l'état "fm dejachère-débutdeculture"et"fm deculture-débutde jachère",maisaussi lenombrede cycles depuis ladéfrichede duiré.Notons que lesystèmedecultureadoptéa 19

Lesprincipauxsystèmesde culture récents et actuels sontmoyennementintensifs : rotationscéréalièresnon

fertilisées maislabouréesmanuellementou entractionanimale une année sur deux, maïscontinufumé, et

rotationsde deux ou trois ans àbase decotonnieret céréales, fertilisées partiellement, cultivées en traction

animale oumotorisée,labouréesplus ou moinsfréquemment.Mais, en raison dudépouillementdes données

inachevé en ce quiconcerneles régimes de travail du sol et de restitutions, cet article neprendraen compte la

variété dessystèmesde culture qu'au travers du régime de fumure organique (avec ou sans).

Pland'échantillonnage

L'échelleparcellea été retenue. Une parcelle sedéfinitpour lesjachèrespar une unité spatiale

physionomiquementethistoriquementhomogène, et pour les champs par une unité spatialehomogènedans son

utilisationactuelleet passée. Deuxapproches complémentairesont étéassociées: lapremière,exploratoireet descriptive, vise

paramètresretenuset enhiérarchiserles facteursexplicatifs.Afm d'identifiersuffisammentde facteurs de

variation,110parcellesont été choisies sur untransectpartantdu "plateau" vers le"bas-glacis",lorsque

l'enquêtesur l'histoire était possible. Le choix desparcellesa été guidé par un certain nombre deparamètres

apriori:le sol(ferrugineuxou ferrallitique), latexture,la série culturale, le système de culture et l'état

présent, laphysionomiede lajachèrelongueprécédente;

laseconde,analytique,basée sur des situationsreprésentativesde la typologie obtenue, porte sur une

caractérisation affinéeau moyen des paramètrescomplémentaires.

Méthodedeprélèvementdes terres

A cause du coûtd'analysede multiples échantillons, il a été choisi, malgré ses limites bienconnues,latechnique

del'échantillonuniquecompositede 6 à8 prises au hasard par cheminement, sur deuxprofondeurs:0-10 cm et

10-20cm, en saison sèche. Afm de mieux rendre compte de la couche de sol utile aux plantes d'une part, de

mieuxcomparerles sols sous culture et sousvégétationd'autre part, les deux horizons deprélèvementont été

intégrés en un seulreprésentantl'horizon

0-20cm.

L'incertituded'une telle mesure a été estimée enappliquantce protocole 5 fois de suite surquelquesparcelles.

Pour le C et le N , lecoefficientde variation obtenu vaut moins de

10%.L'intervalle deconfianceà5%de risque

vaut donc

0,05%pourC et0,05%0pour N. Pour le pH, lecoefficientde variation vaut de 1à4%,soit une

incertitudede

0,2points de pH. Il s'agit donc bien d'uneapprochegrossière, exploratoire,misantsur le nombre

et lescontrastes.

Mesuredesparamètresphysico-chimiques

Lesparamètresdu solconventionnelsde la fertilité enconditiond'intensificationmoyenne, les plusaccessibles,

sont:latexture,lateneuren matière organique, le pH, lecomplexeabsorbant, la porosité globale, lastabilitéde

structure. Cesparamètressont évalués sur l'ensemble des parcelles. Des caractèrescomplémentairestels que

l'infiltrabilité,lescaractèresdu système poral, leséquilibresminéraux,l'aptitude

àlaminéralisationet la biologie

du solpermettront d'affmerultérieurementl'analyse, sur unsous-échantillon.Lesdéterminationssont celles qui

sontcourammenteffectuéesen laboratoire des sols : charge grossière, granulométrie 5 fractions, matière

organique(C tot., N tot.), complexeabsorbant(méthodeaucobaltihexamine),pH eau et Kcl, P total et assimilable(Olsen-Dabin).La densité apparente (Da) a étédéterminée in situ,aucylindrede150cm3.La densité réelle (Dr) est obtenue au pycnomètre. Les tests de perméabilité

àl'eauont été réalisés avec

l'infiltromètre

àmembrane,àsuccion contrôlée, sous lespressionsde (-10 mm) et (-100 mm). Pourdéterminer

lastabilitéstructurale,on a mesuré le tauxd'agrégatsstables supérieurs

à200microns, après tamisage

standardisédansl'eau,selon une technique adaptée aux sols

àkaolinite et ne faisant pas appelàdes

prétraitements(Bloin et al., 1990).

Résultats

Lestatutorganique

Lateneurenmatièreorganique(estimée par la teneur enC)est considéréegénéralementcomme lepremier

témoin del'évolutiondes sols au cours de la mise en culture d'un milieu forestier, et comme le pivot de la

20

fertilitéphysico-chimique.Elle estsignificativementcorréléeàla teneur enélémentsfms (fig.1) enconcordance

avec lesrésultatsde Piéri(op.cit.)etFelleret al.(1993).La régression linéaire est de qualité comparable avec la

variableArgile (r2=O,51) et avecA+Lf(tz=O,50).Néanmoinsdans le domaine des solssableux,c'est la variable

A+Lfqui donne le meilleur résultat. Ceciimposeradeconserverle tauxd'élémentsfmscommeco-variable ou

derechercherles autres facteurs devariationpar classes texturales étroites.Notonsque les droites de régression

nepassentpas par zéro. 2,2 1,8 E o o N 1 o ;:3 CI) " 30
4050
r2=0,50 60

A +Lf(%)0-20 cm

Figure1.Relationentre la teneur en carbone et letauxd'élémentsfins surl'ensembledes parcelles deBondoukui(BurkinaFaso)

Lesparcellesrelevantde lasérieA"cultureitinérante",sur sols ferrugineux ethydromorphes,sont isolées du

graphiqueprécédent(fig. 2). Le nuage de points se sépare en deux'tendanceslinéaires et peu variables,

suggérantdeux niveaux d'équilibre. Ils nedistinguentpas le type de sol ou l'étatd'occupation,végétation ou

culture,mais deuxphysionomiesdeduirésbien distincts: la forêt dense et la savane arborée. L'état culture ne s'y

écarte passignificativementde l'étatduiré.Nousappellerons"droite des forêts" (y =0.031 x+0.17,r2=0.89) et "droitedes savanes" (y=0.015 x+0.23,r2=0.88)ces droites de régression, car elles nousserviront dorénavant deréférences. 2 forêts f I,t oo

102030405060

Teneuren A+Lf(%)

F.S : vieillejachèreforestière ousavanicole; f, s :défrichede moins de 5 ans Figure2.Relationentre teneur en C et tauxd'élémentsfins. Série A culture itinérante 21

La série B (culture permanente) et série C(systèmescycliques)comprennentdes sols ferrugineux et

hydromorphes,et des sols depiémont(ferrallitiquesetgravillonnaires).Le nuage de points (fig. 3) s'établit entre

d'unepartla droite des forêts, d'autre part une limite inférieure égale à la droite des savanes moins 40%.

La

quasi-totalitédes situations issues de savanes sur sol ferrugineux ont une teneurinférieureou égaleàla droite

dessavanes.En revanche, les parcelles sur terrain de piémont (ferrallitiques,gravillonnaires),ainsi que les

champsissus de défriches de forêts denses ont desteneursqui dépassent le plussouventcelles de la "droite des

savanes".Bien qu'une grande variabilité affecte les teneurs en matière organique de chaque série, on discrimine

bienl'ensembledes séries "culturespermanenteslongues"(l) par rapport auxculturespermanentescourtes et

culturescycliques (b,c).

1,2.----;r--,

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