[PDF] Master Agroforesterie Ecologie et Adaptation Influence des arbres

View - Download Master Agroforesterie Ecologie et Adaptation Influence des arbres

Previous PDF

Next PDF

5MSSRUP GX SURÓHP GH ILQ G·pPXGH SRXU O·RNPHQPLRQ GX GLSO{PH GH

Master Agroforesterie Ecologie et Adaptation

(AFECA)

Présenté par

1·*25$1 $GÓRXM $QJH-jokébed

et soutenu publiquement le 9 aôut 2018 Encadreurs : Drs Simon TAUGOURDEAU Chercheur CIRAD

Abdoul

Aziz DIOUF Chercheur CSE

Sékouna DIATTA Maître-Assistant UCAD

Influence des arbres sur les teneurs en carbone et azote du sol dans la zone sylvopastorale du Sénégal ii

Remerciements

IHV UHŃOHUŃOHV TXL IRQP O·RNÓHP GH ŃH PpPRLUH RQP pPp PHQpHV MX 3{OH 3MVPRUMOLVPH HP =RQHV 6qŃOHV

(PPZS) de Dakar (Sénégal). Ces travaux ont été codirigés par : Dr Simon TAUGOURDEAU, chercheur du CIRAD-UMR 6(I0(7 6\VPqPHV G·pOHYMJe PpGLPHUUMQpHQV HP PURSLŃMX[ j O·ISRA LNERV-DP PPZS, mon encadreur de terrain ;

Dr Abdoul Aziz DIOUF, naturaliste au Centre de Suivi Ecologique du Sénégal (CSE), mon encadreur

de terrain ; Dr Sékouna DIATTA, Enseignant-chercheur aX IMNRUMPRLUH G eŃRORJLH G·eŃR-hydrologie du

GpSMUPHPHQP GH %LRORJLH YpJpPMOH j OM )MŃXOPp GHV 6ŃLHQŃHV 7HŃOQLTXHV )67 GH O·8QLYHUVLPp

Cheikh Anta Diop de Dakar (UCAD), mon encadreur pédagogique.

Je tiens à leur exprimer tous mes remerciements pour les encouragements, la rigueur dans le travail et

VXUPRXP OM ŃRQILMQŃH TX·LOV P·RQP MŃŃRUGpH PRXP MX ORQJ GH ŃHV PRLV GH VPMJHB -H PLHQV pJMOHPHQP j UHPHUŃLHU

de manière particulière, Dr Christian CORNIAUX du PPZS, qui a su porter un intérêt à ma candidature

SRXU XQ VPMJH HP P·M UHŃRPPMQGp SRXU OM UpMOLVMPLRQ GH ŃHPPH pPXGHB

Je présente aussi mes sincères remerciements aux Dr Laurent COURNAC, Dr Lydie CHAPUIS-

I$5GK FOHUŃOHXUV j O·HQVPLPXP GH 5HŃOHUŃOH SRXU OH GpYHORSSHPHQP H5G ([SHUPV HQ (ŃRORJLH

Fonctionnelle et Biogéochimie des Sols & Agroécosystèmes, Mme Patricia MOULIN, responsable du

OMNRUMPRLUH I$0$ HP j GU +MNLNRX $66280$ $JURQRPH IRUHVPLHU VSpŃLMOLVPH GH O·pŃRORJLH HP GX NLOMQ

ŃMUNRQH GHV PHUULPRLUHV SMVPRUMX[ PURSLŃMX[ TXL P·RQP IMLP O·ORQQHXU de consacrer de leur temps à la

VXSHUYLVLRQ GH PRQ PUMYMLO GHSXLV OM ŃRQŃHSPLRQ GX SURPRŃROH ÓXVTX·j OM SUpVHQPMPLRQ GHV UpVXOPMPV GH QRV

PUMYMX[B 0HV UHPHUŃLHPHQPV YRQP pJMOHPHQP j O·pJMUG GH 0RUJMQH G(1G21F.(5 TXL Q·M SMV OpVLPp j

consacrer de son temps pour nous aider dans la réalisation de ce travail et la cartographie effectué sur

ArcGis.

0HUŃL GX IRQG GX ѱXU j 0. Juste DJAGOUN, stagiaire au PPZS ; M. Mame Mor MBODJ, expert

forestier au CSE ; M. Moustapha DIA, chauffeur au PPZS ; M. Babacar SARR, chauffeur au CSE avec lesquels nous avons réalisé la phase de terrain. -·MGUHVVH MXVVL PRXPH PM JUMPLPXGH j :

tous les acteurs rencontrés durant la phase de terrain pour leur aide durant les prélèvements des

échantillons de sol;

aux directions des services forestiers et vétérinaires de Malem Niani, de Tambacounda, de Malem

Hodar, de Goudiry, de Payar, de Yare Lao et de Patouki, pour leur hospitalité;

au chef du village de Mboung et sa communauté pour leur hospitalité, particulièrement à son fils qui

nous a prêté sa case pour passer la nuit; iii

au gardien du forage de Gadliobe qui nous a permis de camper dans le local dont il a la responsabilité;

aux techniciens du LMI IESOL du campus de Bel-MLU SRXU OHV ŃRQVHLOV HP OH SMUPMJH G·H[SpULHQŃHV

durant les manipulations aux laboratoires SRXU O·MŃTXLVLPLRQ GHV GRQQpHV VSHŃPUMOHV ; MX[ MJHQPV GH O·H65$ et du PPZS, particulièrement à Mme Fatima DEMBELE ;

MX[ MJHQPV GX F6( SRXU OHXU ŃRQVHLO HP OHXU SMUPMJH G·H[SpULHQŃH durant la préparation et réalisation

des missions de terrain.

Par ailleurs, la réalisation de cette étude Q·MXUMLP SMV pPp SRVVLNOH VMQV O·RSSRUPXQLPp TXL P·M pPp RIIHUPH SMU

OH FHQPUH G·Étude RpJLRQMO SRXU O·$PpOLRUMPLRQ GH O·MGMSPMPLRQ j OM 6pŃOHUHVVH F(5$$6 HP le Deutscher

ANMGHPLVŃOHU $XVPMXVŃOGLHQPV G$$G j PUMYHUV OH SURJUMPPH GH NRXUVH GH PMVPHU MX[TXHOOHV Ó·MGUHVVH

mes remerciements les plus chaleureux.

À mes condisciples et membres de master Agroforesterie Écologie et Adaptation, particulièrement à

Gildas ASSOGBA et Espoir GAGLO, à mes amis bénéficiaires de la bourse, Ó·H[SULPH PM

reconnaissance.

Mes sincères remerciements au Département de Biologie Végétale pour la formation que nous avons

UHoX MLQVL TX·aux membres du jury : Dr Daouda NGOM et Dr Aliou NDIAYE pour avoir accepté de juger de la qualité scientifique de ce document.

-H ILQLUML SMU HPNUMVVHU PHV SMUHQPV PHV IUqUHV HP V±XUV OHXU GLUH ŃRPNLHQ ÓH OHV MLPHB 9RXV TXL P·MYH]

PRXÓRXUV VRXPHQXH PRXP MX ORQJ GH PRQ SMUŃRXUV "

0HUŃL HQILQ j PRXV ŃHX[ TXL P·RQP VRXPHQX GH SUqV RX GH ORLQ GMQV O·pOMNRUMPLRQ GH ŃH PUMYMLO.

iv

Sommaire

Remerciements ......................................................................................................................................................... i

Sommaire ................................................................................................................................................................ iv

Listes des illustrations ............................................................................................................................................ v

Liste des figures .................................................................................................................................................. v

Liste des tableaux ............................................................................................................................................... vi

Liste des annexes ............................................................................................................................................... vi

Résumé ................................................................................................................................................................... vii

Abstract ................................................................................................................................................................. viii

Introduction ............................................................................................................................................................. 1

Chapitre 1 : Revue bibliographique ...................................................................................................................... 3

1.1. HPSRUPMQŃH GHV MUNUHV GMQV O·pŃRV\VPqPH ................................................................................................ 3

1.2. Azote et carbone du sol .............................................................................................................................. 4

1.3. 0pPORGH G·pYMOXMPLRQ GHV PHQHXUV HQ ŃMUNRQH HP M]RPH GHV VROV .......................................................... 5

Chapitre 2 : Méthodologie ..................................................................................................................................... 7

2.1. 3UpVHQPMPLRQ GH OM ]RQH G·pPXGH HP GX GLVSRVLPLI © site de contrôle au sol » ........................................ 7

2.2. Échantillonnage et dispositif de prélèvement de sol ............................................................................ 11

2.3. Passage au SPIR et prédiction des teneurs ............................................................................................ 13

2B4B FMOŃXO GHV VPRŃNV GH ŃMUNRQH HP G·M]RPH RUJMQLTXHV ............................................................................. 14

2.5. Analyse chimique des échantillons ......................................................................................................... 15

2.6. Analyses statistiques des données ........................................................................................................... 15

Chapitre 3 : Résultats ............................................................................................................................................ 17

3.1. Qualité des prédictions ............................................................................................................................. 17

3.2. Analyse comparative des teneurs en C, en N et du rapport C/N sous et hors houppier .............. 18

3.3. Analyse comparative des teneurs en C, en N et du rapport C/N en fonction de la profondeur . 19

3.4. Teneurs moyennes sous houppier par arbre ......................................................................................... 20

3.5. Relation entre les stocks et les facteurs environnementaux ................................................................ 22

Chapitre 4 : Discussion ........................................................................................................................................ 26

4.1. Qualité des prédictions ............................................................................................................................. 26

4.2. Influence des arbres sur les teneurs ........................................................................................................ 26

4.3. Corrélation entre les teneurs sous houppier et les caractéristiques des arbres. ................................ 27

4.4. Variation des stocks en fonction des facteurs environnementaux ..................................................... 27

Conclusion et perspectives .................................................................................................................................. 29

Références bibliographiques................................................................................................................................ 30

Annexes ..................................................................................................................................................................... i

v

Listes des illustrations

Liste des figures

)LJXUH 1B FMUPH GX 6pQpJMO SUpVHQPMQP OM ]RQH G·pPXGH 6RXUŃH : CSE ; Tapan et al., 2004) ........................ 7

)LJXUH 2B 6LPHV F3I2 j KMUH IMR M HP F2I1 VLPXp j 7MPNL N GMQV O·pŃRUpJLRQ SMVPRUMOH VMNORQQHXVH GX

Nord ......................................................................................................................................................................... 8

)LJXUH 3B 6LPHV F4I3 j 3MPRXNL M HP F3I7 j 3M\MU N GMQV O·pŃRUpJLRQ SMVPRUMOH IHUUXJLQHXVH ................ 8

Figure 4. Placettes situées à 200m (a) et à 600 m (b) du début de transect du site C2L6 au Ranch de Dolli

................................................................................................................................................................................... 9

)LJXUH DB 6LPH F2I8 VLPXp j GHONL UHSUpVHQPMQP OM ]RQH G·H[SMQVLRQ MJULŃROH ............................................... 9

)LJXUH 6B 6LPHV F3I8 j 0MOHP 1LMQL HP F4I8 j 7MPNMŃRXQGM GMQV O·pŃRUpJLRQ GH PUMQVLPLRQ RULHQPMOH . 10

Figure 7. Marques des entrées de site (a) et des débuts de transect (b et c) ................................................. 11

)LJXUH 8B 0MUTXHV G·MUNUHV repères sur une placette située à 200m (a) et à 600m (b) du début du transect.

................................................................................................................................................................................. 11

Figure 9. Dispositif de prélèvement des échantillons hors houppier ............................................................ 12

Figure 10. Dispositif de prélèvement des échantillons sous houppier.......................................................... 12

de la Da .................................................................................................................................................................. 13

Figure 12. Passage des échantillons au SPIR .................................................................................................... 14

Figure 13. Acp sur les données spectrales en fonction du type de sol.......................................................... 17

Figure 14. Corrélation entre les résultats de la prédiction et ceux du laboratoire des teneurs en carbone

(a) et en azote (b) .................................................................................................................................................. 18

Figure 15. Différence des teneurs en C sous et hors houppier entre 0-10 cm (a) et entre 10-30 cm (b) de

profondeur, différence des teneurs en N sous et hors houppier entre 0-10 cm (c) et entre 10-30 cm (d)

de profondeur et différence des ratios C/N sous et hors houppier entre 0-10 cm (e) et entre 10-30 cm (f)

de profondeur ........................................................................................................................................................ 19

Figure 16. Différence des teneurs en C à 0-10 cm et 10-30 cm de profondeur sous houppier (a) et hors

houppier (b), différence des teneurs en N à 0-10 cm et 10-30 cm de profondeur sous houppier (c) et hors

houppier (d) Différence des ratios C/N C à 0-10 cm et 10-30 cm de profondeur sous houppier (e) et

hors houppier (f) ................................................................................................................................................... 20

Figure 17. Acp sur les données de stock et les facteurs environnementaux ................................................ 23

Figure 18. Interpolation des stocks totaux de C uniquement avec les coordonnées spatiales des sites à

travers la zone sylvopastorale du Sénégal .......................................................................................................... 24

Figure 19. Interpolation des stocks totaux de N uniquement avec les coordonnées spatiales des sites à

travers la zone sylvopastorale du Sénégal .......................................................................................................... 25

Figure 20. Interpolation du rapport Stock C sur stock N totaux uniquement avec les coordonnées

spatiales des sites à travers la zone sylvopastorale du Sénégal ....................................................................... 25

vi

Liste des tableaux

Tableau 1. Descriptif des écorégions définies par Tapan et al en 2004 et ŃRPSRUPMQP OHV VLPHV G·pPXGH ... 7

7MNOHMX 2B )MŃPHXUV HQYLURQQHPHQPMX[ GH O·pPXGH ........................................................................................... 16

7MNOHMX 3B FRUUpOMPLRQ HQPUH OHV ŃMUMŃPpULVPLTXHV GH O·MUNUH HP OHV PHQHXUV VRXV ORXSSLHU .......................... 21

Tableau 4. Test Kruskalmc sur la teneur en C sous houppier au niveau de la profondeur 10-30 cm ..... 21

Tableau 5. Test kruskalmc sur la teneur en N sous houppier au niveau de la profondeur 0-10 cm ........ 22

Tableau 6. Test kruskalmc sur la teneur en N sous houppier au niveau de la profondeur 10-30 ............ 22

Tableau 7.Coefficients de corrélations entre les stocks et facteurs environnementaux ............................. 24

Liste des annexes

Annexe 1 . Teneur moyenne en carbone et azote par site ................................................................................. i

Annexe 2. Valeurs des stocks de carbone et azote observées et leur rapport................................................ ii

Annexe 3. Données facteurs environnementaux .............................................................................................. iii

Annexe 4 . P_value de corrélations entre les stocks et facteurs environnementaux au seuil de 5% ......... iii

vii

Résumé

I·élevage pastoral au sahel est critiqué pour ses IRUPHV LQPHQVLPpV G·émissions de gaz à effet de serre (CO2,

N2O, CH4) et son impact néfaste sur le sol et la végétation (piétinement des animaux, surpâturage et

prélèvements incontrôlésB FHSHQGMQP O·LPSMŃP HQYLURQQHPHQPMO GH ŃH P\SH G·pOHYMJH SRXUUMLP rPUH

atténué par une augmentation des teneurs et des stocks de carbone (C) et G·azote (N) dans les sols à partir

des interactions entre le sol et les plantes. En effet, durant la photosynthèse les végétaux transforment le

CO2 atmosphérique en biomasse. Cette biomasse retourne au sol sous forme de matière organique

ŃRPSRVpH GH OLPLqUH HP G·exsudats racinaires. La matière organique est ensuite décomposée en C et N et

piégé dans le sol VRXV O·MŃPLRQ GHV PLŃURRUJMQLVPHVB Au Sénégal, certaines études ont été réalisées sur la

détermination de la dynamique des teneurs en C, en N et sur les stocks de C dans quelques zones du

Ferlo sans toutefois couvrir toute la zone sylvopastorale du Sénégal. I·RNÓHŃPLI GH ŃHPPH étude est G·pYMOXHU

O·influence de la strate ligneuse sur les teneurs de C, de 1 GX VRO HP G·LGHQPLILHU OHV IMŃPHXUV

environnementaux impliqués dans la variation des stocks de C et de N à travers la zone sylvopastorale

du Sénégal. Pour ce faire, des prélèvements de sol ont été réalisés hors et sous houppier, au niveau des

horizons 0-10 et 10-30 cm sur 15 sites de contrôles au sol du Centre de Suivi Ecologique sénégalais

(CSE). Après tamisage et scanne des échantillons prélevés les teneurs de C et de N ont été prédites et les

stocks calculés SMU O·XPilisation de méthode analytique basées sur la spectroscopie infrarouge (SPIR). Les

résultats ont montré que les teneurs sont plus élevées sous houppier que hors houppier HP TX·HOOHV VRQP

toujours plus fortes au niveau de O·ORUL]RQ GH surface 0-10 cm. Les stocks de C évoluent suivant un

gradient Nord-Sud dans la zone sylvopastorale du Sénégal et sont influencés positivement par la

pluviosité et la biomasse foliaire de la végétation. De plus, le rapport C/N présente des valeurs

significativement plus élevées sous houppier que hors houppier et le rapport des stocks de C sur les

stocks de N évolue suivant des gradients Nord-Sud et Est-OXHVPB GH ŃHPPH MQMO\VH LO UHVVRUP TXH O·MUbre

LPSXOVH O·MXJPHQPMPLRQ GHV PHQHXUV GH F HP GH 1 HP O·MŃPLYLté biologique des sols mesurés. Cette

amélioration est par ailleurs dépendante de la variabilité pluviométrique et de la production de matière

organique du couvert végétal en zone sylvopastorale sahélienne. Mots clés : Sahel, Zone sylvopastorale, Stockage, Carbone, Azote, Interactions sol-plantes viii

Abstract

Sahelian pastoral livestock systems are critical for their high greenhouse gas emissions (CO2, N2O, CH4)

intensity (i.e. GHG emissions per unit of product) and its negative impact on soil and vegetation

(trampling of animals, overgrazing and uncontrolled harvesting). However, the environmental footprint

of this livestock systems could be mitigated by carbon (C) accumulation in the soils through interactions

between animals, soil and plants. In fact, trees transform CO2 into biomass through the photosynthesis

process. This biomass returns to the soil as organic matter in the form of litter and root exudates. Organic

matter is then decomposed into C and nitrogen (N) and trapped in the soil by the action of

microorganisms. In Senegal, some studies have been achieved on the evaluation of the dynamics of C&N contents and C stocks in some regions within the pastoral zone (Ferlo) without covering the whole

sylvopastoral zone in Senegal. The aim of this study is to determine the influence of woody stata on soil

C and N contents and to identify the drivers of C and N stocks variation across the soil in the

sylvopastoral zone. To achieve this goal, soil samples were taken outside and under tree crowns at two

depths (0-10 and 10-30 cm) at fifteen sites monitoring of the Center of Senegalese Ecological (CSE) for

biomass production. After scanning soil samples using the near infrared reflectance spectroscopy (NIRS)

approach, the C and N contents were predicted and the stocks calculated. The results show that the C

and N contents are higher under the crowns, and are always higher at the top horizon (0-10 cm). C stocks

are evolved along a north-south gradient across the sylvopastoral zone of Senegal and are positively

influenced by rainfall and leaf biomass. Furthermore, the report C/N is significantly higher under than

outside tree crowns and the report of the stocks of C on the stocks of N evolves along the North-South

and East-West gradients. From this analysis, it appears that the trees contribute to the increase of the

content of C and N and to the soils biological activity. This improvement is function of rainfall variability

and organic matter of the plant cover in the Sahelian sylvopastoral zone. Keywords: Sahel, Sylvopastoral zone, Carbon, Nitrogen, Soil, Tree 1

Introduction

IH ŃOMQJHPHQP ŃOLPMPLTXH V·HVP MŃŃUX GX IMLP GH O·augmentation de la concentration des gaz à effet de

VHUUH *(6 GMQV O·MPPRVSOqUH VXLPH MX[ MŃPLYLPpV MQPOURSLTXHV (Edenhofer et al., 2014; Guesnerie, 2003).

Ce réchauffement global de la planète induit la disparition de certains pŃRV\VPqPHV O·MŃLGLILŃMPLRQ HP

O·pOpYMPLRQ GX QLYHMX GH OM PHU OM UpGXŃPLRQ GH OM NLRGLYHUsité et la réduction des espaces cultivables

(Edenhofer et al., 2014). Le dioxyde de carbone (CO2) O·R[\GH QLPUHX[ (N2O), le méthane (CH4), sont les

principaux gaz à effet de serre pPLV SMU OH VHŃPHXU GH O·élevage (Edenhofer et al., 2014). Leur concentration

GMQV O·MPPRVSOqUH HVP PHOOH TX·HOOH QH O·MYMLP ÓMPMLV pPp GHSXLV ŃHV 800 000 dernières années (Edenhofer et

al., 2014). (Q 2013 OM )$2 ŃRQILUPMLP O·LPSRUPMQPH ŃRQPULNXPLRQ GH O pOHYMJH MX[ pPLVVLRQV GH *(6 G

RULJLQH

émissions GH *(6 G·RULJLQH MJULŃROH (Gerber et al., 2013). Les ruminants sont susceptibles d·émettre du

PpPOMQH HP GH O·R[\GH QLPUHX[ SMU OM IHUPHQPMtion entérique et les déjections animales.

FHSHQGMQP O·pOHYMJH ŃRQVPLPXH XQH LPSRUPMQPH VRXUŃH MOLPHQPMLUHB 6XU OH SOMQ PRQGLMO il fournit le tiers

des protéines alimentaires humaines et représente 40% de la valeur de production agricole brute mondiale

(Lecomte et Blanfort, 2013). Selon les estimations de la FAO, les besoins en viande et lait doubleront en

2050 pour les pays du Sud (Gerber et al., 2013).

Dans les pays sahéliens, O·pOHYMJH et en particulLHU OH V\VPqPH SMVPRUMO UHSUpVHQPH ÓXVTX·j 40 GX 3H%

agricole, 50% de la production de viande et 70% de la production de lait (Gerber et al., 2012). En effet,

OM SUpVHQŃH G·XQ climat aride à semi-MULGH HP G·une végétation naturelle irrégulière instaurent le

pastoralisme comme le système de production le mieux adapté à cette zone (Gerber et al., 2012). Au

Sénégal, il contribue de manière significative à O·pŃRQRPLH MYHŃ XQ PMX[ GH 3D % (Gning, 2003) à 78 % de

participation au PIB agricole (Hatfield et Davies, 2006). Ce système de production, qui repose

essentiellement sur la mobilité des animaux, exploite les pâturages naturels qui constituent la base de leur

alimentation (Akpo et al., 2003; Diop, 2007)B FHV SMUŃRXUV QMPXUHOV VRQP IRUPpV G·XQH YpJpPMPLRQ OHUNMŃpH

cRQPLQXH HP G·XQH VPUMPH MUNRUpH HP MUNXVPLYH plus ou moins éparse (Akpo et Grouzis, 2000) .

Au sahel, les arbres ŃRQPULNXHQP j O·MSSRUP GH SURPpLQHV GH PLQpUMX[ HP GH YLPMPLQHV LQGLVSHQVMNOHV j

O·pTXLOLNUH MOLPHQPMLUH GHV ORPPHV HP GHV MQLPMX[ surtout en période de soudure. Ils fournissent

également divers autres services écosystémiques de types énergétiques, médicinales, économiques et

environnementauxB HOV ŃRQPULNXHQP MXVVL j O·MŃŃURLVVHPHQP GH OM SURGXŃPLYLPp GHV PHUUHV HP MX PMLQPLHQ GH

O·pTXLOLNUH GHV pŃRV\VPqPHV (Ngom et al., 2013).

1pMQPRLQV j O·LQVPMU GH O·pOHYMJH j O·pŃOHOOH PRQGLMOH ŃHV V\VPqPHV VRQP VRXYHQP ŃULPLTXpV en rapport

avec la transhumance et son impact sur le climat (Gerber et al., 2013). En effet, les systèmes pastoraux

2

étant très peu productifs, leurs émissions rapportées à la production (kg de viande ou litre de lait) sont

les plus importantes du monde (Assouma et al., 2014).

La variabilité spatio-temporelle de la production de biomasse caractérisant ces écosystèmes, ne permet

SMV PRXÓRXUV GH JMUMQPLU OM GLVSRQLNLOLPp GH O·RIIUH IRXUUMJqUH VXU XQH MQQpH HQPLqUHB HO V·HQ VXLP XQ

déplacement des animaux et des éleveurs pour une transhumance en saison sèche. La croissance

GpPRJUMSOLTXH HP O·HPSLpPHPHQP GHV ŃXOPXUHV VXU OHV SkPXUMJHV OLPLPHQt la mobilité des éleveurs. Ce-ci

iQGXLP O·pURVLRQ GHV VROV O·MSSMXYULVVHPHQP GHV VROV OM GpPpULRUMPLRQ GH OM ŃRXYHUPXUH YpJpPMOH Oa

GHVPUXŃPLRQ GH OM PMPLqUH RUJMQLTXH O·pPLVVLRQ GH ŃMUNRQH HP OHV GpS{PV G·M]RPH (Steinfeld et al., 2009).

Cependant, ces émissions pourraient être compensées par le stockage de carbone dans les écosystèmes

pastoraux (Assouma, 2016). A' travers la photosynthèse les plantes absorbent le CO2 atmosphérique et

la transforment en biomasse. Cette matière est retournée au sol par la litière, les résidus de récoltes, les

rhizodépôts et les déjections animales. La présence de la végétation sur le sol IMYRULVH O·MNVRUSPLRQ j ORQJ

PHUPH NLHQ TXH OHQPH GX GLR[\GH GH ŃMUNRQH LVVX GH O·MPPRVSOqUH GMQV OH VRO (Blanfort et Stahl, 2013;

Noble et al., 2000; Steinfeld et al., 2009; Watson et al., 2000).

En outre, la matière organique du sol SHUPHP OH VPRŃNMJH HP OM PLVH j GLVSRVLPLRQ GH O·HMX HP GHV QXPULPHQPV

pour les plantes et la nutrition des microorganismes des sols (Lecomte et Blanfort, 2013)B I·M]RPH GX VRO

favorise la croissance des plantes et joue aussi un rôle déterminant dans leurs productions. Ainsi le

stockage de carbone et G·azote dans le VRO HVP QRQ VHXOHPHQP IMYRUMNOH j O·MPPpQXMPLRQ GX UpŃOMXIIHPHQP

climatique, mais également nécessaire pour le bon fonctionnement GH O·pYMSRUMPLRQ et la fertilité des sols

(Blanfort et al., 2013; Powlson et al., 2011).

Certaines études ont été réalisées pour déterminer la dynamique des teneurs en carbone et azote du sol

et des stocks de carbone du sol dans quelques zones du Ferlo sans toutefois couvrir toute la zone pastorale

du Sénégal (Akpo et al., 2005; Ndiaye et al., 2015; Woomer et al., 2004). La zone pastorale au Sénégal

ŃRXYUH XQH OMUJH NMQGH SpGRŃOLPMPLTXH ŃRXYUMQP OH QRUG HP O·HVP GX SM\VB IH VPRŃN GH ŃMUNRQH GMQV OM

biomasse aérienne y est évalué par le centre de suivi écologique (CSE) sénégalais depuis 1987 sur 24 sites

de suivi écologique sans toutefois évaluer celui du sol.

I·RNÓHŃPLI général GH ŃH PUMYMLO HVP G·pYMOXHU O·LQIOXHQŃH GH OM VPUMPH OLJQHXVH sur le sol en zone

V\OYRSMVPRUMOHB GH PMQLqUH VSpŃLILTXH LO YLVH j LGHQPLILHU O·LPSMŃP GHV MUNUHV sur les teneurs en carbone et

azote du sol à travers la zone sylvoSMVPRUMOH GX 6pQpJMO HP G·LGHQPLILHU OHV IMŃPHXUV HQYLURQQHPHQPMX[

impliqués dans la variation de ces stocks.

La rédaction de ce travail est faite suivant un plan en quatre chapitres. Le premier est consacré

essentiellement à la revue de littérature. Il présente une synthèse des recherches effectuées sur les axes

thématiques GH O·pPXGHB IH GHX[Lème chapitre, traite de la méthodologie adoptée. Le troisième chapitre

expose les résultats. Le dernier chapitre confronte et discute QRV UpVXOPMPV MYHŃ G·MXPUHV UpVXOPMPV G·pPXGHV

publiés. 3

Chapitre 1 : Revue bibliographique

1.1. Importance des arbres dans O·pŃRV\VPqPH

0MLQPHV pPXGHV PpPRLJQHQP GH O·LQPpUrP GHV MUNUHV SRXU OM ŃRQVHUYMPLRQ GH OM NLRGLYHUVLPp OM OXPPH ŃRQPUH

OHV ŃOMQJHPHQPV ŃOLPMPLTXHV O·MPpOLRUMPLRQ GH OM UpVLOLHQŃH GHV SRSXOMPLRQV OM UHVPMXUMPLRQ GHV VROV HP la

SUpVHUYMPLRQ GH O·OXPMQLPpB

Du point de vue économique et socio-culturel, les arbres sont sources de produits commercialisables tels

que les fruits, le bois, les fourrages, et les produits médicinaux. Par la gestion qui en est faite, ils rendent

des seUYLŃHV HVPOpPLTXHV GMQV OH ŃMGUH GX PRXULVPH HP O·MPpQMJHPHQP GHV HVSMŃHV YHUPV ÓMUGLQV NRPMQLTXHV

sites de détentes "). Ces bienfaits permettent aux populations de diversifier leurs revenus HP G·MPpOLRUHU

leurs systèmes de production pour une meilleure résistance aux changements climatiques. En zone de

savane africaine, les populations diversifient leurs revenus en ramassant le bois de chauffage, les fruits,

les épices, les fourrages pour les vendre (Djoudi et al., 2013; Paavola, 2008; Poupon, 2013; Tougiani et

al., 2009). En Afrique sahélienne, la production fourragère des arbres et arbustes est souvent le seul

recours pour les éleveurs lors des périodes de soudure (Besse et al., 1998). EQ SOXV G·rPUH une source

G·MOLPHQPs, de produits sanitaires et énergétiques, les arbres servent de lieu de rencontre pour résoudre

les conflits, pour les activités récréatives et la fourniture de matériaux de construction.

Du point de vue écologique, les arbres permettent, SMU O·MXJPHQPMPLRQ GH O·pYMSRUMPLRQ G·MŃŃpOpUHU

O·pYMŃXMPLRQ GH O·H[ŃqV G·HMX GMQV OHV SMUŃHOOHV MJURIRUHVPLqUHV (Verchot et al., 2007). Ils contribuent à la

régulation du cycle GH O·HMX j XQH NRQQH VPUXŃPXUMPLRQ GHV VROV j XQH NRQQH UpJXOMPLRQ GH OM PHPSpUMPXUH

HP LOV VHUYHQP G·OMNLPMPV MX[ SROOLQLVMPHXUV VMXYMJHV HP MX[ SUpGMPHXUV GHV UMYMJHXUV MJULŃROHV *MNULHOH

2013B HOV SHXYHQP IRXUQLU GHV VHUYLŃHV G·RPNUMJH GH UHIURLGLVVHPHQP G·LQPHUŃHSPLRQ GH VPRŃNMJH HP

G·LQILOPUMPLRQ GHV pluies (Akpo et Grouzis, 2000). Une étude menée au Niger montre que la réduction du

UXLVVHOOHPHQP GH O·HMX GH SOXLHV HP OM ŃUpMPLRQ G·XQ PLŃURŃOLPMP HQ PLOLHX XUNMLQ SHXvent être corrélée avec

O·MXJPHQPMPLRQ GX ŃRXYHUP YpJpPMO (Gill et al., 2007; Herz, 1988). Au sein des systèmes agroforestiers

MVVRŃLMPLRQ MUNUHV ŃXOPXUHV HPCRX pOHYMJHV OHV MUNUHV ŃRQVPLPXHQP GHV PR\HQV GH OXPPH ŃRQPUH O·pURVion

éolienne et hydrique, ainsi que la désertification. Ils favorisent la conservation de la fertilité des sols, la

régénération des sols dégradés et une utilisation efficiente des ressources en eau (Besse et al., 1998;

Pramova et al., 2012). À SMUPLU GH VRQ V\VPqPH UMŃLQMLUH O·MUNUH SXLVH HQ SURIRQGHXU O·HMX HP OHV QXPULPHQPV

et les rend disponibles pour les cultures. Ils constituent également des puits de carbone pour la réduction

des gaz à effet de serre par la photosynthèse (Lessard et Boulfroy, 2008). Ils peuvent également favoriser

le stockage de carbone et G·azote dans le sol (Blanfort et al., 2013; Steinfeld et al., 2009). 4

1.2. Azote et carbone du sol

Selon Feller et al. (2012) OM SUpVHQŃH GX ŃMUNRQH HP GH O·M]RPH GMQV OH VRO SHXP rPUH MVVLPLOpH j O·XQH GHV

conséquences du stockage de la matière organique. La matière organique du sol (MOS) correspond à

O·HQVHPNOH GHV PMPpULMX[ RUJMQLTXHV vivants et morts, présents dans le sol. Ce sont entre autres, les

racines des plantes, les microorganismes et la microfaune du sol et les résidus de végétaux décomposés

ou non (Bernoux et al., 2013).

La principale source primaire de matière organique est la photosynthèse qui est assurée par les plantes en

exploitant la lumière du soleil. Les apports organiques au sol sonP G·RULJLQH YpJpPMOH GMQV OM SOXSMrt des

agroécosystèmes, et se font à la surface du sol (chute de feuilles, résidus de culture, apports exogènes

GMQV OHV VROV MJULŃROHV HP GMQV OHV ORUL]RQV VXSHUILŃLHOV RZ OM GHQVLPp UMŃLQMLUH HP O·MŃPLYLPp NLRORJLTXH VRQP

les plus importantes. Les débris végétaux sont enVXLPH GpŃRPSRVpV VRXV O·MŃPLRQ GHV PLŃURRUJMQLVPHV

(bactéries, champignons) et de la microfaune à travers deux mécanismes ; la minéralisation et

O·OXPLILŃMPLRQB

FHV SURŃHVVXV SHUPHPPHQP G·RNPHQLU OHV pOpPHQPV PLQpUMX[ SULQŃLSMX[ F 1 + 2 RX VHŃRQGMLUHs (P,

Mg, Ca, K, et les oligoéléments). Le carbone organique du sol représente 50% des éléments contenus

dans la MO (Bernoux et al., 2013). En plus de la forme organique, le carbone existe également sous forme

minérale appelée carbone inorganique. Le carbone organique stocké dans les sols mondiaux est estimé

950 Gt avec une proportion de 97 % contenue dans les zones sèches (Bernoux et al., 2013). De même

TXH OH ŃMUNRQH O·M]RPH H[LVPH VRXV OHV IRUPHV RUJMQLTXHV HP LQRUJMQLTXHV ŃHSHQGMQP PMÓRULPMLUHPHQP VRXV

OM IRUPH RUJMQLTXH ED GX SRRO G·M]RPH PRPMO GX VRO (Andrianarisoa, 2009). Comparativement au

ŃMUNRQH OH Ń\ŃOH GH O·M]RPH GMQV O·pŃRV\VPqPH VRO-plante est fonction des microorganismes de la

rhizosphère TXL UpMOLVHQP GHV V\PNLRVHV MYHŃ OHV SOMQPHV HP IL[HQP O·M]RPH atmosphérique (rhizobium).

Durant la décomposition des résidus végétaux, les cycles du carbone et de l'azote dans les sols sont

fortement couplés, principalement en raison de l'assimilation simultanée de C et N par la microflore

hétérotrophe des décomposeurs (Aita, 1996). Ces cycles dépendent fortement de conditions

environnementales incluant le climat et les propriétés du sol (Butterbach-Bahl et al., 2011). Il existe un

seuil de disponibilité en azote minéral au-dessous duquel l'azote contrôle la vitesse de décomposition du

carbone. Aussi le stockage du carbone peut être lié dans certaines situations à une émission plus grande

de N2O (Powlson et al., 2011), une forte teneur G·azote peut entraîner du sol une émission G·M]RPH HP GH

carbone. Les besoins en N de la microflore sont déterminés par le flux de C et le rapport C/N (Aita,

1996). LH UMSSRUP FC1 HVP XQ LQGLŃMPHXU GH O·MŃPLYLPp NLRORJLTXH GX VROB HO UHQVHLJQH VXU OH GHJUp PR\HQ

G·pYROXPLRQ GH OM PMPLqUH RUJMQLTXH O·MŃPLYLPp NLRORJLTXH HP OH SRPHQPLHO GH PLQpUMOLVMPLRQ GH O·M]RPHB 3OXV

le rapport C/N est élevé (supérieur à 10), plus l·MŃPLYLPp NLRORJLTXH HP OM PLQpUMOLVMPLRQ GH O·M]RPH sont

réduites HP O·OXPLILŃMPLRQ MXJPHQPH (Soltner, 2000). 5

En zone pastorale, OHV IOX[ GH ŃMUNRQH GpSHQGHQP IRUPHPHQP GH O·LQPHQVLPp GH SkPXUH (Freibauer et al.,

2004; Soussana et al., 2010). Pour une intensité comprise entre 15 et 50%, le carbone consommé par les

animaux est retourné au sol par les fèces et conduit au recyclage du carbone. Cependant, la consommation

des feuilles par les animaux peut entrainer la réduction de la capture du CO2 par les plantes (De

Mazancourt et al., 1998). Les stocks de carbone G·M]RPH HP GH PMPLqUH RUJMQLTXH sont fortement

dépendants de la texture du sol (argile et limon) (Bationo et al., 2005). En milieu tropical, le climat,

l'activité biologique, le passage du feu et la texture dans le cas de sols sableux, maintiennent un stock

organique très bas, même dans les écosystèmes non anthropisés (Menaut et al., 1985; Moureaux, 1967).

1.3. 0pPORGH G·pYMOXMPLRQ GHV PHQHXUV HQ ŃMUNRQH et azote des sols

Les teneurs en carbone et azote des sols peuvent être déterminées à partir de deux grands groupes de

méthodes. Les analyses chimiques au laboratoire et la spectrométrie basée sur les mesures de réflectance

dans les ORQJXHXUV G·RQGe au niveau du proche et du moyen infrarouge (Genot et al., 2014).

1.3.1. Les méthodes analytiques

Les méthodes analytiques de types chimiques, ŃRPSUHQQHQP O·R[\GMPLRQ SMU YRLH OXPLGH ŃRPPH la

méthode de Walkley-Black et la méthode Anne) et les méthodes de combustion avec dosage du CO2

produit (par titrimétrie, conductimétrie) (Bernoux et al., 2013).

Le principe des méthodes par oxydation est le dosage direct du carbone organique après oxydation de la

matière organique par du bichromate de potassium en excès, en milieu sulfurique et à 135°C. Cependant,

O·R[\GMPLRQ SHXP rPUH LQŃRPSOqPH HP GRQŃ ne permet d·H[PUMLUH TX·XQH SMUPLH GX ŃMUNRQH RUJMQLTXH ŃH TXL

semble être le cas surtout pour les sols tropicaux ou riches en carbonates.

La méthode de combustion consiste en une micro-pesée, une combustion " éclaire », une séparation

ŃOURPMPRJUMSOLTXH GH O·M]RPH PROpŃXOMLUH HP GX GLR[\GH GH ŃMUNRQH HP XQH GpPHŃPLRQ SMU ŃRQGXŃPLNLOLPp

thermique (Bernoux et al., 2013). Les échantillons doivent être finement broyés (inférieur à 200 µm) pour

une meilleure représentativité de l'échantillon mesuré du fait des faibles masses de sol utilisées pour

l'analyse. Cela en plus des équipements nécessaires (une micro balance, un chromatographe catharomètre

appelé CHN qui doivent être amorti, le coût des gaz vecteurs, des consommables "alourdit le travail et

rend cette méthode onéreuse : 15 euros contre 2.5 par échantillons pour celle Walkley-Black 2·URXUNH

and Holden, 2011).

1.3.2. IHV HVPLPMPLRQV j O·MLGH GH OM 6pectrométrie Proche Infrarouge (SPIR)

La spectrométrie infrarouge (proche ou moyen IR) HVP OM PHVXUH GH OM GLPLQXPLRQ GH O·LQPHQVLPp GX

UM\RQQHPHQP TXL PUMYHUVH XQ pŃOMQPLOORQ HQ IRQŃPLRQ GH OM ORQJXHXU G·RQGHB

Cette méthode peut être utilisée pour estimer les teneurs en C et en N des sols sans préparation préalable

des échantillons. Elle nécessite néanmoins XQH PMLQ G·±XYUH qualifiée et un équipement spécifique ainsi

TX·un calibrage réalisé à partir de bases de données de référence (Bernoux et al., 2013).

6

La spectrométrie proche infrarouge (SPIR ou en anglais NIRS, Near infrared reflectance spectroscopy)

HVP OM PHVXUH HQPUH 1000 HP 2000 QP GH ORQJXHXU G·RQGHB Elle HVP MXÓRXUG·OXL ŃRQQXe comme une

méthode émergente G·analyse de sol, notamment pour la détermination de la teneur en matière organique

(Genot et al., 2014). Il est prouvé par plusieurs études que la méthode spectrale proche infrarouge s·MYqUH

être par rapport à la méthode chimique, plus rapide, rentable, et non destructive et parfois plus précise

pour certains cas de mesures de propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols (Genot et al.,

2014). Sun et al. (2014), dans une étude comparative des deux méthodes (spectrales et chimiques) basées

sur des échantillons de sol prélevés sur des sites de pâturage, ont montré que la méthode spectrale serait

appropriée pour la détermination des teneurs en carbone organique et en azote total du sol. Cette

méthode se base sur trois principales étapes :

- FRQVPLPXPLRQ G·XQH NMVH GH GRQQpHV GH UpIpUHQŃH HQ SMUPMQP G·MQMO\VHV ŃOMVVLTXHV GH

laboratoire sur des échantillons de même nature on constitue une base de données avec le couple

spectre/valeurs de référence. La taille de cette base de données est un élément déterminant dans la

robustesse du modèle qui sera élaboré. Cette base de données est ensuite divisée en deux jeux de données

utilisés respectivement pour la calibration et la validation.

- Calibration du modèle de prédiction : les équations de calibration sont développées en utilisant

des techniques de régression aux moindres carrés partiels (PLS). Les données spectrales acquises pour

chaque échantillon sont généralement prétraitées et mises en calibration et validation croisée dans le

logiciel (Winisi, Infrasoft) pour chacune des composantes chimiques à prédire.

- Validation du modèle : le set de validation constitué est utilisé pour la validation des calibrations

afin de tester ces équations sur un ORP G·pŃOMQPLOORQV LQGpSHQGMQPB 3RXU OM YMOLGMPLRQ GX PRGqOH OH

ŃRHIILŃLHQP GH GpPHUPLQMPLRQ 5ñ O·pŃMUP P\SH UpVLGXHO GH OM YMOLGMPLRQ ŃURLVpH 6(F9 O·pŃMUP P\SH UpVLGXHO

de la prédiction (SEP) et le ratio performance/déviation (RPD) ont été calculés. Sont retenus les modèles

qui présentent un R²>0,5 et un RPD>2.

Le spectre infrarouge est par ailleurs influencé par les caractéristiques physiques du sol. La taille et la

IRUPH GHV SMUPLŃXOHV O·HVSMŃH HQPUH celles-ci et leur arrangement affectent la longueur de la transmission

OXPLQHXVH MPPHLJQMQP O·pŃOMQPLOORQ HP GRQŃ VRQ MNVRUNMQŃHB $ILQ G·ORPRJpQpLVHU OM PMLOOH GHV SMUPLŃXOHV

les échantillons sont souvent tamisés avec un tamis de 2mm de diamètre. 7

Chapitre 2 : Méthodologie

2.1. Présentation de la zRQH G·pPXGH et du dispositif " site de contrôle au sol »

2.1.1. 3UpVHQPMPLRQ GH OM ]RQH G·pPXGH

I·pPXGH a été menée sur 15 sites de contrôles au sol du Centre de Suivi écologique du Sénégal (CSE). Ces

sites sont situées dans 5 écorégions selon le découpage des écorégions de Tappan et al. (2004) (Figure 3

et Tableau 1). Ce sont la région pastorale sablonneuse du nord, la région pastorale ferrugineuse, la région

pastorale sablonneuse du sud, la région de transition orientale et la région d'expansion agricole.

Figure 1. FMUPH GX 6pQpJMO SUpVHQPMQP OM ]RQH G·pPXGH 6RXUŃH : CSE ; Tapan et al., 2004)

Tableau 1. Descriptif des écorégions définies par Tapan et al en 2004 HP ŃRPSRUPMQP OHV VLPHV G·pPXGH

Région Pluviosité Type de sol Végétation prédominante Sites

Région pastorale

Sablonneuse du Nord 150-300 mm

Sols sablonneux rouges-bruns

et sols sablonneux tropicaux ferrugineux

Steppes d'arbuste et

Prairies

C2L1, C3L2, C4L1, C2L2, C1L5

Région pastorale

Sablonneuse du sud 300-500 mm Sols sablonneux tropicaux ferrugineux

Arbuste et savane

arborée C2L6, C3L6

Région pastorale

ferrugineuse 300-600 mm

Sols tropicaux ferrugineux

glaiseux et graveleux peu profonds et lithosols ; profond, sablonneux à sols ferrugineux tropicaux glaiseux,quotesdbs_dbs45.pdfusesText_45

[PDF] je tiens ? remercier les membres du jury

[PDF] plantes mellifères vivaces

[PDF] je tiens ? remercier toute l'équipe

[PDF] fleurs soucis au potager

[PDF] je tiens ? vous remercier chaleureusement

[PDF] capitule

[PDF] phytolaque

[PDF] je tiens a remercier toutes les personnes qui m'ont souhaité

[PDF] calendula

[PDF] je tiens ? remercier tous ceux qui m'ont souhaité

[PDF] je remerci

[PDF] je trahirai demain contexte historique

[PDF] préface dernier jour d'un condamné commentaire

[PDF] je trahirai demain illustration

[PDF] je trahirai demain photo