Influence d’apports de matière organique sur la ...
Influence d’apports de matière organique sur la
culture de mil et d’arachide sur un sol sableux
e (lu. Nord-Sénégal. 1. - Bilans de consommation,
production et développement racinaire
Limamoulaye CISSE & Georges VACHAUD*
i,> 1 \\
I n s t i t u t S é n é g a l a i s d e R e c h e r c h e s agricoles,
C N R A - BAMBEY - S é n é g a l
-_
* C.N.R.S. - institut de Mécrrrique de Grenoble, B.P. 68, F’ 38402 Saint-Martin-d’tières Cedex
.
r
--.--
I
--$?!Cl--
i&mÉ
Dans le cas d’une expérimentation de longue durée menée sur un sol dégradé du Nord-Sénégal, on s’est attaché
à caractériser l’influence de l’apport de matière organique sur les bilans de consommation et de production
pour une rotation mil-arachide.
Un suivi détaillé des transferts hydriques, basé sur l’utilisation couplée d’humidiméi rie neutronique et de ten-
siométrie, après sélection des sites de mesure pour leur représentativité spatiale, a mi,j en évidence des différen-
ces considérables de consommation en eau, de pertes en drainage et de production végétale entre le traitement
et le témoin. Une caracterisation des propriétés hydrodynamiques a montré que l’effet de l’apport en matière
organique sur les propriétés de transfert et de rétention hydrique du sol n’est pas significatif. Cet apport induit
de forts contrastes au niveau du développement racinaire donc une bien meilleure alimentation hydrique (et
minérale comme on le verra dam un article suivant), et une production bien supérieure. Il apparaît enfin nette-
ment que la consommation totale en eau peut expliquer assez bien la production de l’arachide. Pour le mil, et
pour les conditions extrêmes rencontrées dans cette expérimentation, il semble par contre que ce seul paramètre
n’ait pas un pouvoir explicatif suffisant.
Mots dés additionnds : Amendement organique, .sol dégradé, production végétale, bilan 11.vdrique, cara&-
risation hydrodynamique. variabilité spatiate.
SUMMAIIY
Effect of organic amendtnent on cultivation of‘ millet and groundnut in a degraded sandy soi1 in
North Senegal. I. Water consumption, root dewelopment and trop producti:on.
Within the framework of long-term agronomis research on rhe condition\\ of degraded \\oils in North
Senegal, an experiment was done to determine the effect ot orgamc amendment on water consumptton and
çrop production of millet and peanut in rotation. A detailed analysis of soi1 water transfer was done, with
sitnultaneous use of neutron moisture meter and tensiometer at measurement sites cselected for their spatial
representativity. Very significant differences were obtained in terms of water consump,.ion, drainage losses and
trop production between treatment and control plots. In a first stage, it was shown t hat organic amendment
had no effect on water transfer and water.-holding capacity of soi]. However, very high contrasts in term of
root development were obtained between treatment and control. lt is believed that this factor was responsible
for the greater efficiency of water and nutrient absorption, and therefore for the higher production of the trop
cultivated on the treatment. Finally, it appeared that total water consumption was, for groundnut, a fairly
good estimator of total production whereas for millet this variable could not be used as a sensitive parameter in
a predictive mode1 of production.
Additional key words : Hydrodynamic charaeterization,
spatial variability.
1. INTRODUCTION
500 000 ha) et le mil souna (sur 400 il)00 ha). Ces surtà-
ces représentent près de 45 p. 100 des superficies tota-
Lc Centre-Nord du Sénégal qui comprend les régions
les cultivées par an au Sénégal en arachide, mil et
$. e Louga., de Thies et de Diourbel est une zone de cul-
sorgho.
/
III~, pluLialrs dont les principales sont l’arachide (sur
Cette zone est caractérisée par l’existence de 2 sai-
316
L,. CWE & G. VACHAUD
.i
sons très contrastées : une longue saison sèche pui? i.me
l’intérieur des blocs est la même dans les 2 séries. Ces
saison des pluies de juillet à septembre, avec une/ plu-
traitements concernent plusieurs associations de
viométrie moyenne (période 1970-1986) voisinle de
labour, de fumure minérale, d’apport de fumier. de
350 mm/an. C’est donc une zone à pluviométrie ,b:né-
chaux. Les séries sont cultivées en rotation araçhide-
ralemznt faible et souvent limitante pour les culture:;, et
mil, avec labour réalisé à la traction bovine (10 cm de
’
dont la variabilité interannuelle est en outre lrès élevée.
profondeur environ) ; l’apport de fumier (10 p. 100
Les sols cultivés dominants sont des sols r
fe;r,lgi-
d’humidité environ) à raison de 10 t/ha, et celui de la
neux tropicaux peu lessivés (environ 80 p. 100 deis sols
chaux (600 kg/ha) sont faits uniquement sur la culture ‘*
cultivés) très sableux. Ils ont été décrits par de nom-
d’arachide et leurs effets résiduels sont mesurés sur !;7 ”
breux auteurs et notamment par BONFILS & F,A.JKE
culture de mil qui suit.
P-
(1959). Ces sols se sont développés sur du sable/ qua-
L’arachide (v.ariété 55-437,90 jours) est semée au dis-
ternaire d’origine fluviale et marine qui a subi {lar la
que avec un écartement entre les lignes de 0,45 m. Au
suite des actions éoliennes, Ils présentent un profil très
semis, 150 kgiha d’engrais ternaire (NPK) de formule
homogène de la surface jusqu’à plus de 4, m de :Pro-
8-18-27 sont apportés. Le mil (SOUNA III, 90 jours)
fondeur. Leur fraction argileuse composée essenltilelle-
est semé en poquets à la densité de 1 m x 1 m, démariés
ment de kaolinite est très faible (2 à 3 p. 100) /; leur
10 jours après la levée, à 3 plants. Au semis du mil,
horizon humifère, très peu différencié, présen/e des
150 kg/ha d’engrais ternaire (NPK) de formule 14-7-?
taux de matière organique de 0,2 à 0,5 p. 100. Ces
sont apportés. Au démariage et au 41’ jour de végéta-
sols ont des capacités d’échange cationique très i’aribles
tion, 50 kg/ha d’urée sont appliqués.
(E à 3 meq/lOO g de sol). Du fait de leur texture b,sen-
La conduite des cultures (sarcla-binage, protection
tiellement sableuse, de leur composition minéraLogi-
phytosanitaire, etc.. .) est correctement assurée en sui-
que et de leur pauvreté en matière organique, /,la ont
vant les techniques mises au point par la recherche
un faible pouvoir tampon.
agronomique.
La pression démographique qui s’est accentwe vers
Les résultats obtenus de 1972 à 1981 au niveau des
les années 1960 a entraîné, dans cette zone très ?,n.rien-
rendements ont montré que le labour n’augmente pas
nemen,t cultivée, un bouleversement des systèrw de
les rendements de l’arachide (7 années sur 10) ou a UIT
culture. La culture itinérante, Caractéri:sée p;ir des
faible effet sur ceux-ci. La chaux, seule ou combinée
jachères de durée plus ou moins longue qui plermet-
au labour, procure en moyenne des surplus de rende-
*
taient aux sols de ne pas trop se dégrader, s’esti tirans-
ments, par rapport au traitement fertilisation minérale -
formée progressivement en une culture fixée aviee une
seule, de 40 à 60 p. 100. Les traitements (labour +
utilisation continue des sols.
/
fumier) et (labour + fumier + chaux) ne diffèrent pas .
Il est clair que l’absence de restitution des rés/dw de
et donnent en moyenne des rendements 2 fois plus éle-
.
récoltes, l’insuffisance des apports d’engrais miinéraux
vés que celui (du trailement fertilisation minérale. Le ‘”
qui ne pouvaient pas compenser les exportation:; miné-
fumier apparaît donc comme ayant l’effet le plus P
rale:, ont entraîné une baisse du statut organic.we des
important sur les rendements.
sols et des réserves en bases échangeables, en particu-
Cette analyse nous a amené à choisir les traitements
lier celles en Ca, Mg et K (PIERI, 1976). Ainsi la ferti-
extrêmes (labour i- fertilisation minérale) et (labour +
lité de ces sols s’est progressivement dtigradée pour
fumier $ fertilisation minérale), pour être l’objet
aboutir, dans certains cas, à un niveau tel que l$r pro-
d’observations et de mesures spécifiques visant à met-
ductivité très faible contraignait les paysans à le/s laban-
tre en évidence les effets du fumier sur le sol et la pro-
donner. En conséquence la production araclhidière
duction et en expliquer son action très positive. Ces
dans cette zone est passée en moyenne de 350 CO0 ton-
2 traitements sont par la suite référencés respective-
nes./an entre 1962-1967 à 290 000 tonnes/;i; entre
ment par TO et Tl .
1968-1971.
L’étude a démarré en 1983 sur une appreciation des
On a été ainsi amené à mettre en place en (1972, à
effets des 2 traitements sous culture d’arachide. Un?
Thilmakha, dans un site représentatif de cette zone, une
caractérisation du sol (y compris les formes d’azote) ?
expérimentation agronomique dont l’objet est de tester
été faite sur des échantillons de sol prélevés avant le
des techniques culturales pour la régénération d’un sol
semis de l’arachide. Sur chacun des 2 traitements choit
sableux dégradé et d’en mesurer les effets SI r l’ara-
sis on a impla.nté sur 5 blocs de la série 1 au centre des
chide et le mil. Cet article présente certains résultats
parcelles, un tube d’accès pour humidimètre A neu-
obtenus depuis 1983 sur ce dispositif expérimental dans
trons à 4 m de profondeur associé à 6 cellules de prélè-
le cadre d’une action de recherche soutenue par
vements de wlution du sol mises en place autour de
l’A.IEA (Agence Internationale pour 1’Energie Atomi-
chaque tube à 1,5 m de profondeur pour estimer les
que). Une présentation détaillée est donnée pal Glleurs
pertes minérales par lixiviation sous culture d’ara-
pa’r CI%E (1986).
chide (CHOPART, 1980).
".
L’analyse des résultats obtenus en 1983 a conduit à
orienter le protocole de mesures de la façon suivante I
II. PRÉSENTATION DE L’EXPÉRIMENTATION
1. En 1984
A. Dispositif de base et conduite des cultures
Compte tenu de la faible variabilité spatiale de 1~
texture et des profils hydrïques, on a pu réduire à Yle *
Depuis le départ, le dispositif expérimental st cons-
nombre de répétitions à instrumenter par traitement,
titué de 2 séries de 6 blocs de Fischer comprer ant cha-
ce qui a permis de travailler en même temps sur les
cun 8 traitements complètement randomisés wr des
2 cultures et de réserver les répétitions restantes aux
parcelles de 90 m2. La distribution des
i
traityents à
interventions,, et mesures très destructives ou pouvant
.4MENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
317
modiFier significativement l’effet des traitements étu-
2. En 1985
diés .
L’instrumentation des traitements en tubes d’accès
On a poursuivi les mêmes mesures hydriques et ten-
pour humidimètre à neutrons, tensiomètres et cellules
siométriques et de prélèvement de solution du sol sous
de prélèvements de solution du sol est présentée
les 2 cultures.
tableau 1. La disposition des cellules a été effectuée
L’évolution de l’enracinement du mil et de l’ara-
pour d’une part comparer la composition de la solu-
chide clans les couches (O-O,1 m et 0,l m-0,2 m) a été
tion prélevée sous les 2 traitements et, d’autre part, cal-
caractérisée par mesure de la densité racinaire aux IF,
culer les pertes minérales par lixiviation. Pour le rnil,
30e, 45’ et 7F jour après la levée. A mi-cycle de déve-
ces pertes sont estimées à la cote 1,80 m, cote maxi-
loppement végétatif de l’arachide une caractérisation
mum atteinte par le système racinaire du mil sur ce
de l’enracinement de la plante, similaire à celle faite
type de
sur le mil en 1984, a été effectuée. Une caractérisation
sol (CHOPART, 1980).
des principaux stades phénologiques ainsi qu’un suivi
de l’évolution des teneurs et des mobilisations en
azote, phosphore, potassium, calcium et magnésium
TABLEPIU 1
ont été réalisés sur les 2 plantes (CISSE, 1988). Enfin, le
Instrumenlution pour mesures de bilans d’eau
statut organique du sol soumis aux 2 traitements a été
et de solutés en 1984 et 1985.
étudié par une analyse de la répartition du carbone et
l&tïnitinn qf site instrumentation in terms ofsoil moistare
and .sorl solution concentration measurements.
de l’azote dans les principales fractions texturales (200-
~--1--
2 000, 50-200, 20-50, 2-20 et O-2 p) des horizons
O-O,1 m et O,l-0,2 m du sol.
Arachide
Mil
Seuls les résultats relatifs au bilan hydrique et à la
Nombre de blocs instrument&
3( x 2)
3(x2)
relation consommation en eau-production font l’objet
* Meww neutroniques
chaque 0,l m jusqu’à 3,7 m
de cette étude.
+ Ten~Gomètres
0,6-0,9-1,2
0,X-1,1-1,4
1,5 et 1,8 m
1,7 et 2 m
* (‘ellules de prélèvement
0,3-0,6-0,9-1,5 m 0,3-0,6-0,9-1,s m
(\\olu?ion du sol)
B. Climat
+ !>Jr thaque bloc instrumenté.
La pluviométrie relevée à Thilmakha de 1983 à 1985
est présentée au tableau 2 ainsi que les mesures
JS d’évaporation bac » obtenue à I3ambey. Les années
relatives à notre travail se caractérisent, du point de
En outre, un essai de caractérisation des propriétés
vue pluviométrique, par :
de transfert et de rétention hydrique du sol a été réalisé
- une saison des pluies très courte en 1983 (2 mois)
riprès les récoltes sur chacun des 2 traitements afin
qui ne s’est réellement installée qu’au début du mois
d’étudier si les apports de matière organique avaient
cl’août et qui a pris fin très précocement. La quantité
modifié ces propriétés (CISSE & VACHAUD, 1988~).
totale d’eau tombée a été la plus faible de celles rele-
Enfin, une caractérisation de l’enracinement du mil
vées depuis le début de l’expérimentation. Deux épiso-
dans la couche O-O,5 m du sol a été faite par mesure de
des de sécheresse ont eu lieu respectivement dans la
la masse de racines contenues dans des tranches de sol
deuxième et la première décade des mois d’août et de
prélev;es dans une fosse de 1 m’ de surface, et relatives
septembre ;
aux profondeurs suivantes : O-O,1 m ; O,l-0,2 m ; 0,2-
- une date d’installation normale des pluies en
0,3 m et 0,3-0,5 m. Les racines, extrailes par lavage sur
1984, mais une pluviométrie faible présentant une
I tamis ri maille carrée de 1 mm, sont pesées après 72 h à
période déficitaire dans la deuxième décade du mois
l’étllve.
d’août ;
TABLEAU2
Données climatiques - Pluviométrie décadaire à Thilmakha
Values of rainfall and pan evaporution from 1983 to 1985 (daily values averaged over decads).
-
-
-
-
-
-
-
--~--~~
.------I_
~-
An née
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Total
l’? d 2’d 3’d Ire d 2e d
3ed
1”d 2’d 3’d
lrt’d 2’d 3cd
lr’d 2’d 3’d
annuel
. ..-
__--._- --~_-.--_
----~-~~l_
-HI_-
IV83
CI,0
18,O
0,o 8.6
1,o
0,o
66,8 4,0
68,2
0,O
23,5
20,5
0,o
0,o
0,o
’ 210,6
1 Y84
10,O
37,o
3,0
17,5
12,s
19,2
31,O
6,5
44,0
17,s
52,O
10,l
19,o
0,o
0,o
279,3
lYX5
0,O
0,O
28,0 0,O 20,2 20,5 11,O 82,0
91,5
33,5
51,4
1,6
7,4
0,O
0,O
347.1
-~
~_I~~
-
-
-
Evaporation bac décadaire en mm mesurée à Bambey
----.I_
-~
.I__x-~- ----.- --_ ___.
--.~---~~
,4tlnée
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
ltCd
2’d
3e d
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2ed
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2’d
3e d
1’“d
2’d
3< d
I ” d 2’d 3e d
--_
~_
~-
-
1983
lY84
YO,O
86,1
79,2 75.5
82,4
88,9
100,4
79,7
71,3
74,l
65,l
67,6
76,9
72,0
5Y,6
66,3
62,l
56,4
62,3
75,0
73,0
61,l
81,2
66,7
67,3
66,3
54,2
54,9
68,3
26,2
lY85
Y2,5
91,3
82,8
83,8
67,7 60.0 64.3
48,0
53,7
43,6
.56,2
55,8
;‘4,3
78,2
75,7
I_~
-
-
1
,-
318
L. (1 3% & û. VACHAUD
.- un début de saison des pluies un peu tard f en
valeurs suivantes :
1985, avec une pluviométrie annuelle relative lent
?? pour l’horizon de surface (0, 0,l m) : IA5 Tim’,
meilleure que celle des 2 années précédentes et caracté-
?? au-delà (jusqu’à 1,5 m) par tranche de 0,l m :
risée par des épisodes très pluvieux pendant les 2 cler-
1
1,5 :t 0,Ol T/m3 ;
nieres décades du mois d’août.
- en terme d’humidité, tous les profils hydriques
On notera que pour aucune de ces 3 années les
l
obtenus par sonde à neutrons en 1983, à raison de .
besoins en eau du mil et de l’arachide qui s’élipent,
5 répétitions par traitement ne diffèrent en moyenne
pour les variétés cultivées, à 400-450 mm dansi aette
entre eux à une date donnée que de 5.10 -! m?/rnl par
zone (DANCETTE, 1974) n’ont pu être satisfaits. /
horizon de mesure. Cette valeur étant du même ordre .-”
de grandeur que l’incertitude sur la mesure (VAIJCLIN
/
ef ul., 1983), on a pu limiter par la suite à 3 le nombre
de répétitions s,ans pertes d’information significatives
C. Ssl - Caractéristiques texturales et hydriques(
(CISSI:, 1986) ;
- en terme de paramètres hydrodynamiques (con- _
Les caractéristiques granulométriques du sol s,in t les
ductivité hydraulique K(8) et courbes de rétention
suivantes (valeurs en p. 100) :
h(O)), 2 essais de caractcrisation par infiltration sous
sable grossier (> 200 n) 29,9 -r 3,3 ;
charge constante et drainage interne ont été eff’ectués
sable moyen (100-200 ).t) : 64,l /+ 3,5
sur les traitements TO et T1. Les résultats détaillés sont
sable fin (SO-100 u) : 1,7 -r 0,3
analysés par ailleurs (CISSE & VACHAUD, 1988~).
et argile + limon (< 50 p) : 3,9 + 0,6.
Outre le fait qu’aucun effet dû à l’apport en matière
Ce sol représente un milieu d’étude remarquab ement
organique n’a pu être observé, on notera :
homogène,
comparativement aux expérimen ations
?? qu’une seule courbe de conductivité K(0) (fig. 1)
réalisées précédemment à Bambey par IMKXNON
peut caractériser tous les points de mesures, profon-
(1982).
deurs et traiternents confondus. Ce qui nous a incités à
Pour soutenir cette observation, on dispose dc:s don-
1
utiliser, quand nécessaire, cette courbe pour le calcul
nées, suivantes :
des flux par la loi de Darcy,
- - en terme de texture, le taux d’éléments fins
?? que la relation h(0) est soumise à une forte hyste-
(argile + limon) qui a un rôle essentiel au niveau des
résis. Partant toutefois de la même teneur en eau, les
transferts hydriques reste compris entre 2 et 412.10 *
valeurs obtenues sur TO et Tl sont identiques.
entre 0 et 2 m de profondeur, avec un écart type/ slpatial
Enfin du fait de la faible quantité d’éléments fins et
voisin de 5. IO- 3 (valeurs obtenues sur 15 profi!s à rai-
de la forte conductivité à <( saturation )) (environ
son d’une mesure tous les 0,l m entre 0 et 2 m) ;
200 mm/h), le sol est extrêmement filtrant : sa réserve
-.- en terme de masse volumique, les mes.tnes au
en eau est très, faible, et de l’ordre de 70 mm. par m de
I
cylindre de densité montrent que l’on obtient les
sol.
« ,* I i
Relation K(O)-h(B) caractéristique du site.
Lioil-water succion and hydraulic conductivity oj’ the s Ite
AMENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
319
III. EFFETS DES TRAITEMENTS
amènera à privilégier l’hypothèse d’un effet important
SUR LES BILANS HYDRIQUES
de l’apport de matière organique sur le développement
racinaire, et à étudier en détail ce facteur puisqu’aucune
La première information frappante obtenue en 1983
différence significative n’a pu être observée au niveau
au niveau des mesures de profils hydriques effectuées
des caractéristiques hydrodynamiques du sol.
au cours du cycle végétatif de l’arachide concerne le
De plus, le suivi de l’évolution des profils hydriques
contraste entre les cinétiques d’humectation du sol sur
montre que durant cette expérimentation interan-
les traitements TO et Tl . A titre d’exemple on trouvera
nuelle, 2 classes de problèmes sont rencontrées :
figures 2 et 3 respectivement les profils hydriques ini-
tiaux mesurés avant semis et ceux obtenus à 3 dates
a) - des cas analogues à celui observé (fig. 2) en
caractéristiques du cycle : 15 jours après semis (20/08),
1983 sur le traitement Tl où les profils hydriques en
maximum de stock hydrique (13/09) et une semaine
profondeur restent toujours à une teneur en eau faible
avant récolte (22/10), et les courbes d’avancement du
(de l’ordre de 0,04 cm3/cm3) et identique à celle obte-
nue avant semis. Dans ces conditions, l’ordre de gran-
deur de la conductivité hydraulique est telle (autour de
Bfm3/,31
0,l mm/jour (fig. 1)) que l’on peut raisonnablement
négliger tout transfert au-delà de la dernière cote de
mesure. D’une façon classique l’évapotranspiration
réelle peut alors être directement obtenue entre 2 dates
par
ETR = P + AS
(1)
1,oc
où P et AS représentent la pluie et la variation totale
du stock sur tout le profil (O-3,7 m), aucun ruisselle-
tient n’ayant pu être observé compte tenu de la nature
PlUle
cunuiée
, mm
1983
I
2PO
2ou
3p0
ïl ml
.“,,
1JO'
Cornpuraison entre profil h.vdriques obtenus à des dates caractéris-
tiques sur les traitements Tl et TO, arachide, 1983 (3 répétitions par
traitement). (8 teneur en eau. Z profondeur en m.)
)
(&npanson berweetl. r,>a/cr content profiles measur*ed at three dates
Tl
in 1983 un&r ~roundnut Jàr treatments TO and Ti (3 redicatesfor
x” pach (realrnenl). (8 rolumetric wtrter content, Z depth.)
front d’humectation, relatives aux 2 traitements choi-
sis. Sur chacune de ces 2 figures on a représenté les ban-
des d’incertitudes relatives aux 5 répétitions par traite-
ment. On notera que pour chaque traitement, la disper-
sion des mesures spatiales est du même ordre de gran-
1,
deur que l’incertitude de la mesure (-r 0,05 m3/m”). On
mettra donc à profit cette très grande homogénéité du
13.1 mi
9
‘\\ “i
milieu pour utiliser une relation unique K(Q) ou h(0)
9'
J$A
._ _ - -
_ _
-
-
-
-
-
-
pour caractériser le milieu du point de vue hydrodyna-
4.0
1
..-
mique. La validation de cette hypothèse est donnée
dans un autre article (CISSE & VACHAUD, 1988~).
Figure 3
Ma@+ la très faible pluviométrie, on notera que les
Evolution comparée de la cinétique de pénétration du front d’humi-
percolations passent au-delà de la dernière cote de
dité dans le sol sous arachide en 1.983. (Z, prqfondeur du front
mesure disponible (3,70 m) sur le traitement TO. alors
d’humectation.)
CI~K WI I;l le t’ront d’humectation s’arrête à la cote de
Cumulative annual rairtfall and penetrafion of the wetting front
observed on TI and TO in 1983 under groundnut. /Z,depth of wet-
7 m.
ting .front.)
CC~~C bservation, qui sera renouvelée en 1984, nou5
--3
320
L. i
CI:,sIE L G. VACHAUD
du sol. Les pertes en eau au-delà du front racinaire Z,
A. Aspect méthodologique : bilan sur arachide 1983
- appelées encore drainage - seront alors calcul:ies
A t.itre methodologiyue, on considère d’abord dans
par :
un premier temps les résultats obtenus en 1983, où
Dr - AS’
1
(2)
seule la série cuhivée en arachide est, rappelons-le, ins-
où AS’ représente la variation de stock entre Z, (1 ,fi m
trumentée. Les profils hydriques typiques. donnés
sur arachide, 1,8 m sur mil) et la dernière w.e de
figure 2, ont déjà fait ressortir le contraste entre les .
mesure.
2 traitements.
On trouvera figure 4 les courbes donnant l’évolution 2
b) .-. à l’inverse, des cas où des percolationfi ont
des variations de stock hydrique total AS (mesuré entre
manifestement lieu à travers la dernière colje de
0 et 3,7 m), avec comme référence l’état sec avant pluie
mesure, comme en 1983 sur TO (fig. 3). Afin d’effec-
de semis ainsi que la pluviométrie durant la période de
tuer le bilan hydrique, on est alors amené a calculer le
culture. Deux conclusions s’imposent :
drainage au-delà du front racinaire en appliquant la loi
de Darcy :
- très faible variabilité des mesures à l’intérieur
d’un traitement ;
Dr = - K(6) grad H
l
(3)
- mauvaise utilisation de l’eau sur le témoin, car
où K(O) et grad H sont respectivement déduits de la
malgré la faible pluviométrie utile (145 mm), 60 mm
relation reportée figure 1, et obtenus par mesur;:s ten-
d’eau non utilisée par la plante restent disponibles dans
siométriques (en 1984 et 1985). L’ETR entre 21 dates
le sol à la récolte sur TO alors que sur le traitemenr avec
vaut alors :
/
Fumure Organi{que toute la pluie est utilisée.
ETR .= P + AS - Dr
/ (4)
Le calcul du bilan de consommation, selon les 1/
Le calcul des stocks et des variations de stoc <, et le
méthodes explicitées préalablement et sur la base de
traitement des mesures d’humidité a été effectu:? par
mesures en général hebdomadaires, conduit aux résul-
utilisation du logiciel AIDHYS mis au point a 1’ l.nstitut
tats reportés t.ableau 3. Ces valeurs concernent chaque
de Mécanique de Grenoble (~LATY et
1%7).j
fois 5 répétitions par traitement.
PIoh Imm I
1983
‘AKACH:DF,6
32
i I
JUILLET
AOU’
f
50.
SEMIS
1
Figure 4
AMENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
321
TABLEAU 3
Consommations hydriques journalières (mmij), taux de satisfaction ETR/ETM 1%) des besoins en eau de l’arachide et drainage (mm)
(3 répétitions par traitement) ; semis : 3/8/1983 - récolte : 29/10/1983 - pluie utile 145 mm.
Evapotranspiration rate (ETR) ratio between water consumption and water requirement (ETRIETM) and drainage below the root zone (Dr)
durin.? rhe trop qvcle for treatment TO, Tl, groundnut 1983. Sowing Aug. 3, harvesting Oct. 29, rain during the cycle 145 mm
(3 replicates for each treatment).
Période
T O
Tl
ETM
._~~.-_~-I_--
(JAS)
(mm/j)
ETR
E
T
R
(mm/j) -
Dr (mm)
ETR (mm/j)
E?‘R
Dr (mm)
ETM
ETM
O-10
3,32
2.10 + 0,75
63
-
2,02 k 0,30
61
-
10-17
3,31
0,91 * 0,ll
21
3,3 + 0,7
1,09 +r 0,07
33
-
1’1-21
4,22
0.91 -t 0,ll
22
a,7 + 1,9
2,33 +r 0,02
55
-
2’7-34
$31
2903 t 0,77
38
21,5 + 4,8
3,71 * 0,09
7 1
3,0 -t 1,6
34-41
5,81
2,15 1 1,09
37
11.3 f 3,6
4,20 rt 0,46
71 Ir
3,8 ii 2,9
41-50
6,26
0,71 i 0,90
1 1
7,6 + 4,6
3,54 1. 0,45
57
2,l ir 2,6
W-57
5,02
3,40 * 0,35
68
4.,0 + 1,5
2,80 k 0,57
56
0,6 t 0,7
C-65
4,66
1,30 2 0,43
28
4.2 + 0,7
1,?7 f 0,21
23
-
65-79
5,32
1,30 + 0,43
24
4.0 + 0,l
0,41 & 0,16
8
-
----~_~-~_
~-
Cycle
ETM (mm)
ETR (mm)
1) total
ETR (mm)
D total
(semis.récolte)
384,3
125,8 r 16,9
33
64,6 + 8.8
173,7 zk 4,2
45
9,5 + 6,4
- - .-~-.-~
_I~-
.-.. .-ll__l_~
~--
-
-
-
Ces résultats sont synthétisés figure 5 sous 2 formes
après semis (de la floraison au début de formation des
de prcsentation :
gousses), où la consommation sur Tl est très significa-
- consommation moyenne hebdomadaire durant le
tivement supérieure à celle sur TO, alors que durant les
” cycle. On notera de très fortes différences du taux de
20 premiers jours les valeurs sont identiques. A la fin,
consommation intervenant entre le 20e et le 50’ jour
le processus s’inverse. Ce point sera discuté plus tard ;
RECOLTE
P L U I E C U M U L E E
DEPUIS SEMIS
Figure 5
Arachide 1983 - C’omparaison entre bilans cumulés et taux de con-
Evapotranspiration rate, cumulative water çonsumption, cumulative
sommation d’eau sur les 2 traitements. m Bande.7 a”7ncertitude.s
drainage to.ssesforgroundnut on treatments TI and TO, in 1983. @ZI
entre r~pBtitions. JAS = jours après semis.
Domain of uncertainty. JAS = days after sowing.
322
L. C:I/SSE & G. VACHAUD
.- bilan cumulé : pluie totale utile, ET
TABLEAIJ 5
nage. Dans le cas du traitement avec app
la difference entre I’ETR totale (174 mm)
sur les deux cultures et pendant la durée de l’essai.
cumulee après semis représente l’utilisation du
Total dry matter production and water efficiency for crops
d’eau présent dans le sol juste avant le semis.
and freatments analyzd in this paper.
-_.~ __.__-____- -
--.-- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ------.----.----
~-._~
Sur la figure 5, les zones hachurées représent
Production matière sèche totale
bandes d’incertitudes entre les 3 répétitions par
(kp/ha)
ment. Pour le calcul du drainage on a p
utilise l’équation (3) avec la mesuse locale
Arachide
Mil
__-._---_-__-_-_-----
.---- ~~_- --_--
grad H sur le tube à !a cote de référence (
T O
Tl
TO
T‘l
l’arachide).
Dans tous les cas de figure, les taux de con
1983
550 t 200 1 738 I 108
-
-_.
tien sont très inférieurs’aux besoins hydriqu
1984
1 141 + 135 2 203 + 81 3 523 + 514 6 587 -t 190
1985
2 390 zk 255 3 258 + 496 2 025 f SO 5 720 + 700
plante, comme le montre le rapport ET
dernier terme étant calculé selon la méthode
Eflïcience
par L~ANCETTE (1984). Enfin les pertes hydr
(kg MS:mm d’eau)
_.__..-_____ --_- _-___ ------.l_-------
drainage représentent respectivement 5 à 45 p
1’0
Tl
T O
Tl
la pluviométrie utile sur TI et TO, ce
-..I_ __.__ -.--~-_~_.---_--- _---
_---.----.
très mauvaise colonisation du sol par l’enr
1983
$37
Y,98
-
.-
sur le traitement TO.
1984
6,10
9,110
15,45
28.64
Au niveau des bilans de production, on
1985
9,83
12.61
9,16
22,oo
________I ___.._ --.---
_-._.__ ---- ..__ ---------.
_---- --_--.
cette série de mesures respectivement 55
1 738 I 108 kg de matière sèche par hect
Tl (les détails de production sont donnés par (
1986)~. Clairement l’efficience est 2 fois p
1. Pour l’année 1984
le traitement avec amendement organiq
sera repris dans la discussion.
?? pour le mil sur les 2 traitements, la consommation
totale correspond à la pluie utile. Cependant des diffé-
rences notables apparaissent au niveau des taux de
B. Synthèse des résultats en 1984 et 1985
consommation durant le cycle : identiques jusqu’au
Les 2 années suivantes sont fortement contr; wtées,
2O’jour après semis, on note une très forte augmenta-
puisque la pluviométrie utile obtenue en 1985 (302 ,mm)
tion sur le traitement Tl à la suite d’épisodes de pluie
est près de 50 p. 100 supérieure à celle caractc:r:sant
de 30 mm fin juihet et fin août (période de tallage -
1984 (environ 210 mm). 11 en résulte des comp,srte-
début de formation des grains). En fin de cycle par
menfs différents entre variétés et traitements. Dc point
contre le taux de consommation est significativemenr’
de vue hydrique, on notera ainsi que les profils h;fdri-
supérieur sur le témoin. Notons qu’aucun drainage n’a
ques mesurés au maximum du stock hydrique mon-
pu être mesuré au-delà de la cote 1,80 m sur l’ensemble
trent qu’aucune humectation n’a lieu en 1.984 au-delà
des srtes implantés sur cette culture.
de 2 m alors qu’en 1985, suite à de fortes pluies ioter-
?? Pour /‘arachide, comme en 1983, le traitement
venules durant la 2” quinzaine d’août (160 nnm),
avec apport d’amendement organique a une consom-
d’importantes percolations traversent la cote 3.7 m
mation d’eau significativement supérieure à celle du
avec une forte augmentation de la teneur cin eau
traitement TO. Au cours du cycle, les taux moyens heb-
jusqu’à ce niveau.
domadaires se différencient à partir du 4je jour, pour
Rappelons que pour ces 2 années on dispose chaque
rester sur Tl systématiquement supérieurs et à des
fois de 3 répétitions pour chacun de 2 traitemertc, sur
valeurs voisines de l’optimum jusqu’au 80e jour. Au-
rnil et arachide (en rotation). Le détail des anal) ses est
delà, le comportement s’inverse, avec un taux de con-
présenté dans la thèse de L.. CISSE (1986). On trouvera
sommation légèrement supérieur sur TO. Enfin le drai-
figu:re 6 l’évolution du taux de satisfaction des besoins
nage au-delà de 1,5 m n’est mesurable que sur le traite-
en eau pour ces 2 cultures. Les valeurs glob;.ls:s en
ment TO, avec une valeur cumulée atteignant à la
terme de bilan hydrique et bilan de production et effi-
récolte 25 f 6 mm soit 10 p. 100 de la consommation
cience sont reportées tableaux 4 et 5.
totale.
TABLEAU 4
ipluie utile, consommation et drainage.
Annual values of rainfall, real evapotranspirah
rs and drainage losses below the roor zone meusured in 1984 and 1985
ut crops und the two treatments.
Dr mm
Pu mm
ETR mm
Dr mm
-..
_.-_- ----.~---
Arachide T O
25
k 7 302 243
z 27
64 t 17
Arachide Tl
302 258
+ 13
50 z 18
-..~
_.__ --_--__-- ..-. -- - - --
__---_--
Mil TO
-
301,3 221
2 14
94k 1
Mil Tl
_- 301.3 260
f 13
421~ 9
-..
.-_-.. ~~~
-~.
_ - - - -
- _ - - - - - ~ ~
AMENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
3 2 3
1983
[Fi
son -- début de formation des grains (48-70 jours après
A R A C H I D E
MIL
semis), et une inversion en fin de cycle ;
ri;- I
?? pour /‘arachide par contre, on ne peut pas obtenir
de différences significatives sur les valeurs cumulées, ni
sur les taux de consommation dans le cycle.
Dans les 2 cas il reste à la récolte un stock résiduel de
0
60 mm environ par rapport à l’état initial avant pluie
de semis. Globalement, en 1985, les besoins en eau
sont mieux couverts qu’en 1984, surtout pour l’ara-
chide Tl, si ce n’est en début de cycle.
IV. DISCUSSION ET CONCLUSION
Les fortes différences observées au niveau des cinéti-
ques d’humectation, des taux de consommation, de la
0.5
production nous ont amenés à rechercher une explica-
tion par les différences de biomasse racinaire. Des
mesures de densité racinaire ont été effectuées dans ce
0
~
;::,oo ,*jI”.. ,A5 but à mi-cycle du développement racinaire du mil en
1984 et de l’arachide en 1985. Les profils correspon-
dants sont donnés figure 7. En outre, en 1985, les
mêmes mesures ont également été faites sur les 20 pre-
miers cm du sol seulement, mais à différentes périodes.
11 est clair, pour le mil, que l’enracinement sur Tl est
beaucoup plus dense en surface. Les contrastes se pro-
duisent assez tôt (à partir de la 2e semaine après la
levée). Par contre en profondeur des observations
visuelles sur fosses ont montré que le front racinaire
0
descend au-delà de 1,7 m sur TO, alors qu’il s’arrêtait à
1,4 m sur Tl.
Pour l’arachide, le contraste est moins important en
-
Tl
terme de masse, mais les racines s’étalent latéralement
-me- TO
à une plus grande distance du pivot sur le traitement
Tl (jusqu’à 0,4 m dans l’interligne au lieu de 0,15 m
des taux de satkfacrion des besoins de l’arachide et du mil
pour TO) ; elles présentent en outre une densité de
durum / ‘e?cpénnze,ltaiion
en I983, 1984 et 1985. JAS = jours après
nodules plus nombreuses.
semk
Il est indéniable que l’apport de matière organique
Change in the ratio between water consumption (ET& and water
en surface favorise en début de cycle le développement
requirement (ETM) during the erop cycle for groundnut and millet
@fier irealmenf in 1983, 1984 and 1985. JAS = dqvs afier sowing.
racinaire. Ceci induit un double effet = meilleure utili-
sation de l’eau du sol et développement accru de la
plante sur Tl. A l’inverse, en fin de cycle, et comme le
montre clairement une autre étude publiée par ailleurs
On notera globalement que sur l’année le taux
(CISSE & VXHAUD, 1988b), l’accumulation de l’eau
moyen de satisfaction des besoins est très faible, et voi-
en profondeur sur TO résultant d’une mauvaise effi-
sin de 45 p. 100 pour les 2 cultures.
cience du système racinaire en surface induirait un
développement et une extraction racinaire au-delà de
2. Pour l’ffnnée 1985
1 m. Ceci expliquerait la tendance observée systémati-
quement d’une augmentation du taux de consomma-
Les pertes d’eau (et d’éléments minéraux) affectent
tion sur ‘TO en fin de cycle par rapport à Tl où de telles
d’une façon importante les 2 cultures puisqu’après les
réserves n’existent généralement pas.
fortes pluies (160 mm) intervenues dans la 2e quinzaine
Enfin l’analyse des résultats en termes de relation
d’août, d’importantes percolations traversent la cote
consommation-production, globalisés sur le cycle de
3,7 m avec une forte augmentation de la teneur en eau.
culture, conduit à la figure 8, dkrivée du tableau 5.
Leurs estimations, peut-être moins précises que dans les
Pour chaque année et chaque traitement, les valeurs
cas précédents puisque basées uniquement sur la loi de
obtenues sur chaque bloc sous forme (< production de
DAK( Y. atteignent les valeurs données tableau 4. On
matière sèche totale-ETR durant le cycle )) sont inscri-
peut néanmoins avancer ces résultats :
tes dans un quadrilatère caractérisant la zone d’incerti-
* pour le mil, les différences, tant sur les valeurs
tude à la réponse. On trouve aussi les valeurs résultant
cumulées (consommation, drainage) que sur les taux de
de la campagne 1986 (pluviométrie utile 204 mm) lors
consommation hebdomadaire sont très nettement mar-
d’un suivi plus léger n’ayant pas permis l’analyse
quées. L’étude détaillée faite par CI%E, 1986, montre
détaillée faite préalablement. Deux résultats marquants
que durant le cycle on a sur Tl une consommation
nous semblent devoir être signalés.
supérieure
après
les fortes pluies de mi-août
En Pre:mier lieu, la réaction des 2 cultures à l’amen-
(30-40 jours apr& semis), puis durant la période florai-
dement organique apparaît très différente. Pour l’ara-
324
L. CI!Si! & G. VACHALJD
l
a
0.1. #--
.
1
0z.i
f
M I L 198.4
0.3. I
0.L. I,
0 -
!i
1 0
g
,1, /rd
A R A C H I D E
- - - - - -
TO
2 (ml I
A R A C H I D E 1985
Zlm
Figure 7
a) Profil de densite’ racinaire (g/m’) à mi-cycle (1984 ,sur
a) Root density (gimz) prqfiles measured
4-5 days qfter ,eermination
sur arachide) et b) évolution de la densité racinaire à I
,jor mrlet in 1984 and groundnut NI 1985 (VI Tl und 711 ; l>) change
p é r i o d e s e n 1 9 8 5 d a n s les lranches O-O, 1 e t O,l-0,2 m . JA
in root densiiv in /he surjac’e hortzons
(O-O.2 m) durinp the trop
après xemis.
cycle ,for groundnut and millet in 1985. JAS = da.vs ajter sowinp.
,.: p-y
L-QQ
2000
Figure 8
Lialson e n t r e p r o d u c t i o n d e m a t i è r e s è c h e t o t a l e e t consc
7ration.
Relation belween total dry matter production and total
‘ter consumprron rn relation to trop und treutmenl.
AMENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
325
chide les valeurs de rendement total semblent peu
tion de grains ou de gousses d’une part, et de pailles ou
affectées par le niveau de fertilité, mais surtout par
fanes d’autre part. Néanmoins des rendements de 6 à
l’alimentation hydrique, avec un accroissement de
7 tonn.es par hectare de matière sèche pour une con-
2 T/ha par 100 mm annuel d’ETR. Pour le mil au con-
sommation de 200 mm d’eau sont obtenus sur le mil.
Iraire, le niveau de fertilité semble avoir une impor-
L’apport de matière organique conduit globalement à
tance essentielle et l’alimentation hydrique n’est pas un
une production 2 à 3 fois plus forte que sur le témoin.
paramètre très exalicatif du rendement.
Il est clair que la dose de fumier utilisée dans cette
C:e:< résultats doivent néanmoins être affinés. Il s’agit
expérimentation est très supérieure à celle que les dis-
ici d’expérimentation en milieu extrême (faible pluvio-
ponibilités du milieu étudié permettent d’appliquer.
métrie, sol très filtrant) sur une durée insuffisante pour
Une nouvelle expérimentation est actuellement en
effeciuer une analyse plus fine en fonction des phases
cours dans des conditions de milieu analogue pour
de développement (DANCETTE, 1984). Ils nous sem-
déterminer à la fois les doses minimum conduisant à
blent néanmoins pouvoir être mis à profit, notamment
un effet significatif, et le temps nécessaire pour obtenir
tl un moment où l’utilisation de modèle de prévision de
ces effets.
rendement (FOREST & KALMS, 1984) s’avère être un
Reçu le 18 juin 1987.
outil indispensable d’aide à la décision, pour inciter à
Accepté le 19 janvier 1988.
leur amélioration en s’attachant à 2 aspects que nous
considérons comme essentiels, et liés :
REMERCIEMENTS
-- la zone racinaire, puisque le paramètre considéré
figure 8 est I’ETR et non la pluie totale,
Cette étude a été effectuée dans le cadre d’une convention d’Assis-
-- la réaction de la plante au niveau
lance Technique entre l’Agence Internal.ionale pour I’Energie Ato-
de la fertilisa-
mique et l’Institut Sénégalais de Recherche Agricole. La contribu-
tion.
tion de I’AIEA en fourniture d’équipement, missions d’experts et
L-n second lieu, l’efficience des cultures est remar-
bourses de formation a été essentielle.
quable.
Les auteurs tiennent en outre à associer à ce travail Mr A. FAYI:,
II faut certes affiner les résultats en tenant
M. GOLJIXARY et M. THIAW, techniciens du CNRA Bambey, à qui est
compi:e, comme le fait L. CISSE (1986) de la produc-
due la qualité des mesures.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Bonfils P., Faure J., 1959. Les sols de la région des Thies. Bull.
Dancette C., 1974. Les besoins en eau des plantes de grande culture
Agrof?. ORSTO.M, 16, 5-92.
au Sénégal, in Symposium “Use of radioisotopes and radiations
Cisse L., 1986. Etude des effets d’apports de matière organique sur
techniques in Soi1 Physics and Irrigation Studies”, Vienne, Autri-
kr hrlans hvdriques et minéruux et la production de mil et d’arachide
che, 1973, AIEA SM 176/36, p. 351-372.
sur un .sol sableux dégradé du Centre-Nord du Sénégal. Thèse Dr.
Dancette C., 1984. Agroclimatologie et adaptation variétale de I’ara-
Ing., Inst. Nat. Polyt. de Lorraine, 184 p., nov. 1986.
chide au Sénégal. DO~. kfull. CNRA/Bambey.
Cisse L., 1988. Influence d’apports de matiére organique sur la cul-
Forest F., Kalms J. M., 1984. Influence du régime d’alimentation en
ture de mil et d’arachide sur un sol sableux du Nord-Sénégal. II -
eau sur la production de riz pluvial. Simulation du bilan hydrique.
Développement des plantes et mobilisations mincrales. Agronomie, 8
Agron. trop. Paris, 39, 1, 42-W.
(5).
Imbernorr J., 1982. Variabilité spatiale des caractéristiques hydrodv-
CIsse L., Vachaud G., 1988a. Etude de l’influence de méthodes
nasiques d’un sol du Sénégal Thèse Doctoral de Y cycle, Univ.
d’amendement sur l’infiltration, l’évaporation en début de saison
Scientifique et Médicale de Grenoble, 152 p.
des pluies et les coefficients transferts hydriques d’un sable dégradé
Laty R., Vachaud G., 1987. AIDHYS, logiciel d’aide au stockage et
du Nord %négal. Revue d’ffvdrologie Continentale, ()RSTOI\\l,
au traitement de mesure hydriques dans le sol. Rapport interne, Ins-
vol. II, no 1, 15-28.
titut de Mécanique de Grenoble, 33 p.
* Cisse L., Vachaud G., 1988b. Caractérisation de l’extraction raci-
Pieri C., 1976. L’acidification des terres de culture exondées au
nairc par tranche de sol par analyse de profils d’humidité. Influence
Sénégal. Agron. trop. Paris, 21, 4, 339-368.
des trailements sur la consommation en eau de mil et d’arachide.
A>;rorr. trop. Paris (sous presse).
Vauclin M., Haverkamp R., Vachaud G., 1983. Analyse des erreurs
liées à l’utilisation de I’humidimètre neutronique, in Colloque sur
ChoparI J. I,., 1980. Etude au champ des .systèmes racinaires des
« I’Utilisation des rayonnements et des isotopes en Physique du Sol
princjpcrles cultures pluviales rfu Sénégal. Thèse de Doctorat d’Llni-
et en Irrigation » Aix-en-Provence, Ed. Agence Int. Energie Atomi-
versik!, Toulouse, 159 p. $ 45 p. ann.
que, Vienne, p. 533-549.
culture de mil et d’arachide sur un sol sableux
e (lu. Nord-Sénégal. 1. - Bilans de consommation,
production et développement racinaire
Limamoulaye CISSE & Georges VACHAUD*
i,> 1 \\
I n s t i t u t S é n é g a l a i s d e R e c h e r c h e s agricoles,
C N R A - BAMBEY - S é n é g a l
-_
* C.N.R.S. - institut de Mécrrrique de Grenoble, B.P. 68, F’ 38402 Saint-Martin-d’tières Cedex
.
r
--.--
I
--$?!Cl--
i&mÉ
Dans le cas d’une expérimentation de longue durée menée sur un sol dégradé du Nord-Sénégal, on s’est attaché
à caractériser l’influence de l’apport de matière organique sur les bilans de consommation et de production
pour une rotation mil-arachide.
Un suivi détaillé des transferts hydriques, basé sur l’utilisation couplée d’humidiméi rie neutronique et de ten-
siométrie, après sélection des sites de mesure pour leur représentativité spatiale, a mi,j en évidence des différen-
ces considérables de consommation en eau, de pertes en drainage et de production végétale entre le traitement
et le témoin. Une caracterisation des propriétés hydrodynamiques a montré que l’effet de l’apport en matière
organique sur les propriétés de transfert et de rétention hydrique du sol n’est pas significatif. Cet apport induit
de forts contrastes au niveau du développement racinaire donc une bien meilleure alimentation hydrique (et
minérale comme on le verra dam un article suivant), et une production bien supérieure. Il apparaît enfin nette-
ment que la consommation totale en eau peut expliquer assez bien la production de l’arachide. Pour le mil, et
pour les conditions extrêmes rencontrées dans cette expérimentation, il semble par contre que ce seul paramètre
n’ait pas un pouvoir explicatif suffisant.
Mots dés additionnds : Amendement organique, .sol dégradé, production végétale, bilan 11.vdrique, cara&-
risation hydrodynamique. variabilité spatiate.
SUMMAIIY
Effect of organic amendtnent on cultivation of‘ millet and groundnut in a degraded sandy soi1 in
North Senegal. I. Water consumption, root dewelopment and trop producti:on.
Within the framework of long-term agronomis research on rhe condition\\ of degraded \\oils in North
Senegal, an experiment was done to determine the effect ot orgamc amendment on water consumptton and
çrop production of millet and peanut in rotation. A detailed analysis of soi1 water transfer was done, with
sitnultaneous use of neutron moisture meter and tensiometer at measurement sites cselected for their spatial
representativity. Very significant differences were obtained in terms of water consump,.ion, drainage losses and
trop production between treatment and control plots. In a first stage, it was shown t hat organic amendment
had no effect on water transfer and water.-holding capacity of soi]. However, very high contrasts in term of
root development were obtained between treatment and control. lt is believed that this factor was responsible
for the greater efficiency of water and nutrient absorption, and therefore for the higher production of the trop
cultivated on the treatment. Finally, it appeared that total water consumption was, for groundnut, a fairly
good estimator of total production whereas for millet this variable could not be used as a sensitive parameter in
a predictive mode1 of production.
Additional key words : Hydrodynamic charaeterization,
spatial variability.
1. INTRODUCTION
500 000 ha) et le mil souna (sur 400 il)00 ha). Ces surtà-
ces représentent près de 45 p. 100 des superficies tota-
Lc Centre-Nord du Sénégal qui comprend les régions
les cultivées par an au Sénégal en arachide, mil et
$. e Louga., de Thies et de Diourbel est une zone de cul-
sorgho.
/
III~, pluLialrs dont les principales sont l’arachide (sur
Cette zone est caractérisée par l’existence de 2 sai-
316
L,. CWE & G. VACHAUD
.i
sons très contrastées : une longue saison sèche pui? i.me
l’intérieur des blocs est la même dans les 2 séries. Ces
saison des pluies de juillet à septembre, avec une/ plu-
traitements concernent plusieurs associations de
viométrie moyenne (période 1970-1986) voisinle de
labour, de fumure minérale, d’apport de fumier. de
350 mm/an. C’est donc une zone à pluviométrie ,b:né-
chaux. Les séries sont cultivées en rotation araçhide-
ralemznt faible et souvent limitante pour les culture:;, et
mil, avec labour réalisé à la traction bovine (10 cm de
’
dont la variabilité interannuelle est en outre lrès élevée.
profondeur environ) ; l’apport de fumier (10 p. 100
Les sols cultivés dominants sont des sols r
fe;r,lgi-
d’humidité environ) à raison de 10 t/ha, et celui de la
neux tropicaux peu lessivés (environ 80 p. 100 deis sols
chaux (600 kg/ha) sont faits uniquement sur la culture ‘*
cultivés) très sableux. Ils ont été décrits par de nom-
d’arachide et leurs effets résiduels sont mesurés sur !;7 ”
breux auteurs et notamment par BONFILS & F,A.JKE
culture de mil qui suit.
P-
(1959). Ces sols se sont développés sur du sable/ qua-
L’arachide (v.ariété 55-437,90 jours) est semée au dis-
ternaire d’origine fluviale et marine qui a subi {lar la
que avec un écartement entre les lignes de 0,45 m. Au
suite des actions éoliennes, Ils présentent un profil très
semis, 150 kgiha d’engrais ternaire (NPK) de formule
homogène de la surface jusqu’à plus de 4, m de :Pro-
8-18-27 sont apportés. Le mil (SOUNA III, 90 jours)
fondeur. Leur fraction argileuse composée essenltilelle-
est semé en poquets à la densité de 1 m x 1 m, démariés
ment de kaolinite est très faible (2 à 3 p. 100) /; leur
10 jours après la levée, à 3 plants. Au semis du mil,
horizon humifère, très peu différencié, présen/e des
150 kg/ha d’engrais ternaire (NPK) de formule 14-7-?
taux de matière organique de 0,2 à 0,5 p. 100. Ces
sont apportés. Au démariage et au 41’ jour de végéta-
sols ont des capacités d’échange cationique très i’aribles
tion, 50 kg/ha d’urée sont appliqués.
(E à 3 meq/lOO g de sol). Du fait de leur texture b,sen-
La conduite des cultures (sarcla-binage, protection
tiellement sableuse, de leur composition minéraLogi-
phytosanitaire, etc.. .) est correctement assurée en sui-
que et de leur pauvreté en matière organique, /,la ont
vant les techniques mises au point par la recherche
un faible pouvoir tampon.
agronomique.
La pression démographique qui s’est accentwe vers
Les résultats obtenus de 1972 à 1981 au niveau des
les années 1960 a entraîné, dans cette zone très ?,n.rien-
rendements ont montré que le labour n’augmente pas
nemen,t cultivée, un bouleversement des systèrw de
les rendements de l’arachide (7 années sur 10) ou a UIT
culture. La culture itinérante, Caractéri:sée p;ir des
faible effet sur ceux-ci. La chaux, seule ou combinée
jachères de durée plus ou moins longue qui plermet-
au labour, procure en moyenne des surplus de rende-
*
taient aux sols de ne pas trop se dégrader, s’esti tirans-
ments, par rapport au traitement fertilisation minérale -
formée progressivement en une culture fixée aviee une
seule, de 40 à 60 p. 100. Les traitements (labour +
utilisation continue des sols.
/
fumier) et (labour + fumier + chaux) ne diffèrent pas .
Il est clair que l’absence de restitution des rés/dw de
et donnent en moyenne des rendements 2 fois plus éle-
.
récoltes, l’insuffisance des apports d’engrais miinéraux
vés que celui (du trailement fertilisation minérale. Le ‘”
qui ne pouvaient pas compenser les exportation:; miné-
fumier apparaît donc comme ayant l’effet le plus P
rale:, ont entraîné une baisse du statut organic.we des
important sur les rendements.
sols et des réserves en bases échangeables, en particu-
Cette analyse nous a amené à choisir les traitements
lier celles en Ca, Mg et K (PIERI, 1976). Ainsi la ferti-
extrêmes (labour i- fertilisation minérale) et (labour +
lité de ces sols s’est progressivement dtigradée pour
fumier $ fertilisation minérale), pour être l’objet
aboutir, dans certains cas, à un niveau tel que l$r pro-
d’observations et de mesures spécifiques visant à met-
ductivité très faible contraignait les paysans à le/s laban-
tre en évidence les effets du fumier sur le sol et la pro-
donner. En conséquence la production araclhidière
duction et en expliquer son action très positive. Ces
dans cette zone est passée en moyenne de 350 CO0 ton-
2 traitements sont par la suite référencés respective-
nes./an entre 1962-1967 à 290 000 tonnes/;i; entre
ment par TO et Tl .
1968-1971.
L’étude a démarré en 1983 sur une appreciation des
On a été ainsi amené à mettre en place en (1972, à
effets des 2 traitements sous culture d’arachide. Un?
Thilmakha, dans un site représentatif de cette zone, une
caractérisation du sol (y compris les formes d’azote) ?
expérimentation agronomique dont l’objet est de tester
été faite sur des échantillons de sol prélevés avant le
des techniques culturales pour la régénération d’un sol
semis de l’arachide. Sur chacun des 2 traitements choit
sableux dégradé et d’en mesurer les effets SI r l’ara-
sis on a impla.nté sur 5 blocs de la série 1 au centre des
chide et le mil. Cet article présente certains résultats
parcelles, un tube d’accès pour humidimètre A neu-
obtenus depuis 1983 sur ce dispositif expérimental dans
trons à 4 m de profondeur associé à 6 cellules de prélè-
le cadre d’une action de recherche soutenue par
vements de wlution du sol mises en place autour de
l’A.IEA (Agence Internationale pour 1’Energie Atomi-
chaque tube à 1,5 m de profondeur pour estimer les
que). Une présentation détaillée est donnée pal Glleurs
pertes minérales par lixiviation sous culture d’ara-
pa’r CI%E (1986).
chide (CHOPART, 1980).
".
L’analyse des résultats obtenus en 1983 a conduit à
orienter le protocole de mesures de la façon suivante I
II. PRÉSENTATION DE L’EXPÉRIMENTATION
1. En 1984
A. Dispositif de base et conduite des cultures
Compte tenu de la faible variabilité spatiale de 1~
texture et des profils hydrïques, on a pu réduire à Yle *
Depuis le départ, le dispositif expérimental st cons-
nombre de répétitions à instrumenter par traitement,
titué de 2 séries de 6 blocs de Fischer comprer ant cha-
ce qui a permis de travailler en même temps sur les
cun 8 traitements complètement randomisés wr des
2 cultures et de réserver les répétitions restantes aux
parcelles de 90 m2. La distribution des
i
traityents à
interventions,, et mesures très destructives ou pouvant
.4MENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
317
modiFier significativement l’effet des traitements étu-
2. En 1985
diés .
L’instrumentation des traitements en tubes d’accès
On a poursuivi les mêmes mesures hydriques et ten-
pour humidimètre à neutrons, tensiomètres et cellules
siométriques et de prélèvement de solution du sol sous
de prélèvements de solution du sol est présentée
les 2 cultures.
tableau 1. La disposition des cellules a été effectuée
L’évolution de l’enracinement du mil et de l’ara-
pour d’une part comparer la composition de la solu-
chide clans les couches (O-O,1 m et 0,l m-0,2 m) a été
tion prélevée sous les 2 traitements et, d’autre part, cal-
caractérisée par mesure de la densité racinaire aux IF,
culer les pertes minérales par lixiviation. Pour le rnil,
30e, 45’ et 7F jour après la levée. A mi-cycle de déve-
ces pertes sont estimées à la cote 1,80 m, cote maxi-
loppement végétatif de l’arachide une caractérisation
mum atteinte par le système racinaire du mil sur ce
de l’enracinement de la plante, similaire à celle faite
type de
sur le mil en 1984, a été effectuée. Une caractérisation
sol (CHOPART, 1980).
des principaux stades phénologiques ainsi qu’un suivi
de l’évolution des teneurs et des mobilisations en
azote, phosphore, potassium, calcium et magnésium
TABLEPIU 1
ont été réalisés sur les 2 plantes (CISSE, 1988). Enfin, le
Instrumenlution pour mesures de bilans d’eau
statut organique du sol soumis aux 2 traitements a été
et de solutés en 1984 et 1985.
étudié par une analyse de la répartition du carbone et
l&tïnitinn qf site instrumentation in terms ofsoil moistare
and .sorl solution concentration measurements.
de l’azote dans les principales fractions texturales (200-
~--1--
2 000, 50-200, 20-50, 2-20 et O-2 p) des horizons
O-O,1 m et O,l-0,2 m du sol.
Arachide
Mil
Seuls les résultats relatifs au bilan hydrique et à la
Nombre de blocs instrument&
3( x 2)
3(x2)
relation consommation en eau-production font l’objet
* Meww neutroniques
chaque 0,l m jusqu’à 3,7 m
de cette étude.
+ Ten~Gomètres
0,6-0,9-1,2
0,X-1,1-1,4
1,5 et 1,8 m
1,7 et 2 m
* (‘ellules de prélèvement
0,3-0,6-0,9-1,5 m 0,3-0,6-0,9-1,s m
(\\olu?ion du sol)
B. Climat
+ !>Jr thaque bloc instrumenté.
La pluviométrie relevée à Thilmakha de 1983 à 1985
est présentée au tableau 2 ainsi que les mesures
JS d’évaporation bac » obtenue à I3ambey. Les années
relatives à notre travail se caractérisent, du point de
En outre, un essai de caractérisation des propriétés
vue pluviométrique, par :
de transfert et de rétention hydrique du sol a été réalisé
- une saison des pluies très courte en 1983 (2 mois)
riprès les récoltes sur chacun des 2 traitements afin
qui ne s’est réellement installée qu’au début du mois
d’étudier si les apports de matière organique avaient
cl’août et qui a pris fin très précocement. La quantité
modifié ces propriétés (CISSE & VACHAUD, 1988~).
totale d’eau tombée a été la plus faible de celles rele-
Enfin, une caractérisation de l’enracinement du mil
vées depuis le début de l’expérimentation. Deux épiso-
dans la couche O-O,5 m du sol a été faite par mesure de
des de sécheresse ont eu lieu respectivement dans la
la masse de racines contenues dans des tranches de sol
deuxième et la première décade des mois d’août et de
prélev;es dans une fosse de 1 m’ de surface, et relatives
septembre ;
aux profondeurs suivantes : O-O,1 m ; O,l-0,2 m ; 0,2-
- une date d’installation normale des pluies en
0,3 m et 0,3-0,5 m. Les racines, extrailes par lavage sur
1984, mais une pluviométrie faible présentant une
I tamis ri maille carrée de 1 mm, sont pesées après 72 h à
période déficitaire dans la deuxième décade du mois
l’étllve.
d’août ;
TABLEAU2
Données climatiques - Pluviométrie décadaire à Thilmakha
Values of rainfall and pan evaporution from 1983 to 1985 (daily values averaged over decads).
-
-
-
-
-
-
-
--~--~~
.------I_
~-
An née
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Total
l’? d 2’d 3’d Ire d 2e d
3ed
1”d 2’d 3’d
lrt’d 2’d 3cd
lr’d 2’d 3’d
annuel
. ..-
__--._- --~_-.--_
----~-~~l_
-HI_-
IV83
CI,0
18,O
0,o 8.6
1,o
0,o
66,8 4,0
68,2
0,O
23,5
20,5
0,o
0,o
0,o
’ 210,6
1 Y84
10,O
37,o
3,0
17,5
12,s
19,2
31,O
6,5
44,0
17,s
52,O
10,l
19,o
0,o
0,o
279,3
lYX5
0,O
0,O
28,0 0,O 20,2 20,5 11,O 82,0
91,5
33,5
51,4
1,6
7,4
0,O
0,O
347.1
-~
~_I~~
-
-
-
Evaporation bac décadaire en mm mesurée à Bambey
----.I_
-~
.I__x-~- ----.- --_ ___.
--.~---~~
,4tlnée
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
ltCd
2’d
3e d
l’ed
2ed
3” d
lied
2’d
3e d
1’“d
2’d
3< d
I ” d 2’d 3e d
--_
~_
~-
-
1983
lY84
YO,O
86,1
79,2 75.5
82,4
88,9
100,4
79,7
71,3
74,l
65,l
67,6
76,9
72,0
5Y,6
66,3
62,l
56,4
62,3
75,0
73,0
61,l
81,2
66,7
67,3
66,3
54,2
54,9
68,3
26,2
lY85
Y2,5
91,3
82,8
83,8
67,7 60.0 64.3
48,0
53,7
43,6
.56,2
55,8
;‘4,3
78,2
75,7
I_~
-
-
1
,-
318
L. (1 3% & û. VACHAUD
.- un début de saison des pluies un peu tard f en
valeurs suivantes :
1985, avec une pluviométrie annuelle relative lent
?? pour l’horizon de surface (0, 0,l m) : IA5 Tim’,
meilleure que celle des 2 années précédentes et caracté-
?? au-delà (jusqu’à 1,5 m) par tranche de 0,l m :
risée par des épisodes très pluvieux pendant les 2 cler-
1
1,5 :t 0,Ol T/m3 ;
nieres décades du mois d’août.
- en terme d’humidité, tous les profils hydriques
On notera que pour aucune de ces 3 années les
l
obtenus par sonde à neutrons en 1983, à raison de .
besoins en eau du mil et de l’arachide qui s’élipent,
5 répétitions par traitement ne diffèrent en moyenne
pour les variétés cultivées, à 400-450 mm dansi aette
entre eux à une date donnée que de 5.10 -! m?/rnl par
zone (DANCETTE, 1974) n’ont pu être satisfaits. /
horizon de mesure. Cette valeur étant du même ordre .-”
de grandeur que l’incertitude sur la mesure (VAIJCLIN
/
ef ul., 1983), on a pu limiter par la suite à 3 le nombre
de répétitions s,ans pertes d’information significatives
C. Ssl - Caractéristiques texturales et hydriques(
(CISSI:, 1986) ;
- en terme de paramètres hydrodynamiques (con- _
Les caractéristiques granulométriques du sol s,in t les
ductivité hydraulique K(8) et courbes de rétention
suivantes (valeurs en p. 100) :
h(O)), 2 essais de caractcrisation par infiltration sous
sable grossier (> 200 n) 29,9 -r 3,3 ;
charge constante et drainage interne ont été eff’ectués
sable moyen (100-200 ).t) : 64,l /+ 3,5
sur les traitements TO et T1. Les résultats détaillés sont
sable fin (SO-100 u) : 1,7 -r 0,3
analysés par ailleurs (CISSE & VACHAUD, 1988~).
et argile + limon (< 50 p) : 3,9 + 0,6.
Outre le fait qu’aucun effet dû à l’apport en matière
Ce sol représente un milieu d’étude remarquab ement
organique n’a pu être observé, on notera :
homogène,
comparativement aux expérimen ations
?? qu’une seule courbe de conductivité K(0) (fig. 1)
réalisées précédemment à Bambey par IMKXNON
peut caractériser tous les points de mesures, profon-
(1982).
deurs et traiternents confondus. Ce qui nous a incités à
Pour soutenir cette observation, on dispose dc:s don-
1
utiliser, quand nécessaire, cette courbe pour le calcul
nées, suivantes :
des flux par la loi de Darcy,
- - en terme de texture, le taux d’éléments fins
?? que la relation h(0) est soumise à une forte hyste-
(argile + limon) qui a un rôle essentiel au niveau des
résis. Partant toutefois de la même teneur en eau, les
transferts hydriques reste compris entre 2 et 412.10 *
valeurs obtenues sur TO et Tl sont identiques.
entre 0 et 2 m de profondeur, avec un écart type/ slpatial
Enfin du fait de la faible quantité d’éléments fins et
voisin de 5. IO- 3 (valeurs obtenues sur 15 profi!s à rai-
de la forte conductivité à <( saturation )) (environ
son d’une mesure tous les 0,l m entre 0 et 2 m) ;
200 mm/h), le sol est extrêmement filtrant : sa réserve
-.- en terme de masse volumique, les mes.tnes au
en eau est très, faible, et de l’ordre de 70 mm. par m de
I
cylindre de densité montrent que l’on obtient les
sol.
« ,* I i
Relation K(O)-h(B) caractéristique du site.
Lioil-water succion and hydraulic conductivity oj’ the s Ite
AMENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
319
III. EFFETS DES TRAITEMENTS
amènera à privilégier l’hypothèse d’un effet important
SUR LES BILANS HYDRIQUES
de l’apport de matière organique sur le développement
racinaire, et à étudier en détail ce facteur puisqu’aucune
La première information frappante obtenue en 1983
différence significative n’a pu être observée au niveau
au niveau des mesures de profils hydriques effectuées
des caractéristiques hydrodynamiques du sol.
au cours du cycle végétatif de l’arachide concerne le
De plus, le suivi de l’évolution des profils hydriques
contraste entre les cinétiques d’humectation du sol sur
montre que durant cette expérimentation interan-
les traitements TO et Tl . A titre d’exemple on trouvera
nuelle, 2 classes de problèmes sont rencontrées :
figures 2 et 3 respectivement les profils hydriques ini-
tiaux mesurés avant semis et ceux obtenus à 3 dates
a) - des cas analogues à celui observé (fig. 2) en
caractéristiques du cycle : 15 jours après semis (20/08),
1983 sur le traitement Tl où les profils hydriques en
maximum de stock hydrique (13/09) et une semaine
profondeur restent toujours à une teneur en eau faible
avant récolte (22/10), et les courbes d’avancement du
(de l’ordre de 0,04 cm3/cm3) et identique à celle obte-
nue avant semis. Dans ces conditions, l’ordre de gran-
deur de la conductivité hydraulique est telle (autour de
Bfm3/,31
0,l mm/jour (fig. 1)) que l’on peut raisonnablement
négliger tout transfert au-delà de la dernière cote de
mesure. D’une façon classique l’évapotranspiration
réelle peut alors être directement obtenue entre 2 dates
par
ETR = P + AS
(1)
1,oc
où P et AS représentent la pluie et la variation totale
du stock sur tout le profil (O-3,7 m), aucun ruisselle-
tient n’ayant pu être observé compte tenu de la nature
PlUle
cunuiée
, mm
1983
I
2PO
2ou
3p0
ïl ml
.“,,
1JO'
Cornpuraison entre profil h.vdriques obtenus à des dates caractéris-
tiques sur les traitements Tl et TO, arachide, 1983 (3 répétitions par
traitement). (8 teneur en eau. Z profondeur en m.)
)
(&npanson berweetl. r,>a/cr content profiles measur*ed at three dates
Tl
in 1983 un&r ~roundnut Jàr treatments TO and Ti (3 redicatesfor
x” pach (realrnenl). (8 rolumetric wtrter content, Z depth.)
front d’humectation, relatives aux 2 traitements choi-
sis. Sur chacune de ces 2 figures on a représenté les ban-
des d’incertitudes relatives aux 5 répétitions par traite-
ment. On notera que pour chaque traitement, la disper-
sion des mesures spatiales est du même ordre de gran-
1,
deur que l’incertitude de la mesure (-r 0,05 m3/m”). On
mettra donc à profit cette très grande homogénéité du
13.1 mi
9
‘\\ “i
milieu pour utiliser une relation unique K(Q) ou h(0)
9'
J$A
._ _ - -
_ _
-
-
-
-
-
-
pour caractériser le milieu du point de vue hydrodyna-
4.0
1
..-
mique. La validation de cette hypothèse est donnée
dans un autre article (CISSE & VACHAUD, 1988~).
Figure 3
Ma@+ la très faible pluviométrie, on notera que les
Evolution comparée de la cinétique de pénétration du front d’humi-
percolations passent au-delà de la dernière cote de
dité dans le sol sous arachide en 1.983. (Z, prqfondeur du front
mesure disponible (3,70 m) sur le traitement TO. alors
d’humectation.)
CI~K WI I;l le t’ront d’humectation s’arrête à la cote de
Cumulative annual rairtfall and penetrafion of the wetting front
observed on TI and TO in 1983 under groundnut. /Z,depth of wet-
7 m.
ting .front.)
CC~~C bservation, qui sera renouvelée en 1984, nou5
--3
320
L. i
CI:,sIE L G. VACHAUD
du sol. Les pertes en eau au-delà du front racinaire Z,
A. Aspect méthodologique : bilan sur arachide 1983
- appelées encore drainage - seront alors calcul:ies
A t.itre methodologiyue, on considère d’abord dans
par :
un premier temps les résultats obtenus en 1983, où
Dr - AS’
1
(2)
seule la série cuhivée en arachide est, rappelons-le, ins-
où AS’ représente la variation de stock entre Z, (1 ,fi m
trumentée. Les profils hydriques typiques. donnés
sur arachide, 1,8 m sur mil) et la dernière w.e de
figure 2, ont déjà fait ressortir le contraste entre les .
mesure.
2 traitements.
On trouvera figure 4 les courbes donnant l’évolution 2
b) .-. à l’inverse, des cas où des percolationfi ont
des variations de stock hydrique total AS (mesuré entre
manifestement lieu à travers la dernière colje de
0 et 3,7 m), avec comme référence l’état sec avant pluie
mesure, comme en 1983 sur TO (fig. 3). Afin d’effec-
de semis ainsi que la pluviométrie durant la période de
tuer le bilan hydrique, on est alors amené a calculer le
culture. Deux conclusions s’imposent :
drainage au-delà du front racinaire en appliquant la loi
de Darcy :
- très faible variabilité des mesures à l’intérieur
d’un traitement ;
Dr = - K(6) grad H
l
(3)
- mauvaise utilisation de l’eau sur le témoin, car
où K(O) et grad H sont respectivement déduits de la
malgré la faible pluviométrie utile (145 mm), 60 mm
relation reportée figure 1, et obtenus par mesur;:s ten-
d’eau non utilisée par la plante restent disponibles dans
siométriques (en 1984 et 1985). L’ETR entre 21 dates
le sol à la récolte sur TO alors que sur le traitemenr avec
vaut alors :
/
Fumure Organi{que toute la pluie est utilisée.
ETR .= P + AS - Dr
/ (4)
Le calcul du bilan de consommation, selon les 1/
Le calcul des stocks et des variations de stoc <, et le
méthodes explicitées préalablement et sur la base de
traitement des mesures d’humidité a été effectu:? par
mesures en général hebdomadaires, conduit aux résul-
utilisation du logiciel AIDHYS mis au point a 1’ l.nstitut
tats reportés t.ableau 3. Ces valeurs concernent chaque
de Mécanique de Grenoble (~LATY et
1%7).j
fois 5 répétitions par traitement.
PIoh Imm I
1983
‘AKACH:DF,6
32
i I
JUILLET
AOU’
f
50.
SEMIS
1
Figure 4
AMENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
321
TABLEAU 3
Consommations hydriques journalières (mmij), taux de satisfaction ETR/ETM 1%) des besoins en eau de l’arachide et drainage (mm)
(3 répétitions par traitement) ; semis : 3/8/1983 - récolte : 29/10/1983 - pluie utile 145 mm.
Evapotranspiration rate (ETR) ratio between water consumption and water requirement (ETRIETM) and drainage below the root zone (Dr)
durin.? rhe trop qvcle for treatment TO, Tl, groundnut 1983. Sowing Aug. 3, harvesting Oct. 29, rain during the cycle 145 mm
(3 replicates for each treatment).
Période
T O
Tl
ETM
._~~.-_~-I_--
(JAS)
(mm/j)
ETR
E
T
R
(mm/j) -
Dr (mm)
ETR (mm/j)
E?‘R
Dr (mm)
ETM
ETM
O-10
3,32
2.10 + 0,75
63
-
2,02 k 0,30
61
-
10-17
3,31
0,91 * 0,ll
21
3,3 + 0,7
1,09 +r 0,07
33
-
1’1-21
4,22
0.91 -t 0,ll
22
a,7 + 1,9
2,33 +r 0,02
55
-
2’7-34
$31
2903 t 0,77
38
21,5 + 4,8
3,71 * 0,09
7 1
3,0 -t 1,6
34-41
5,81
2,15 1 1,09
37
11.3 f 3,6
4,20 rt 0,46
71 Ir
3,8 ii 2,9
41-50
6,26
0,71 i 0,90
1 1
7,6 + 4,6
3,54 1. 0,45
57
2,l ir 2,6
W-57
5,02
3,40 * 0,35
68
4.,0 + 1,5
2,80 k 0,57
56
0,6 t 0,7
C-65
4,66
1,30 2 0,43
28
4.2 + 0,7
1,?7 f 0,21
23
-
65-79
5,32
1,30 + 0,43
24
4.0 + 0,l
0,41 & 0,16
8
-
----~_~-~_
~-
Cycle
ETM (mm)
ETR (mm)
1) total
ETR (mm)
D total
(semis.récolte)
384,3
125,8 r 16,9
33
64,6 + 8.8
173,7 zk 4,2
45
9,5 + 6,4
- - .-~-.-~
_I~-
.-.. .-ll__l_~
~--
-
-
-
Ces résultats sont synthétisés figure 5 sous 2 formes
après semis (de la floraison au début de formation des
de prcsentation :
gousses), où la consommation sur Tl est très significa-
- consommation moyenne hebdomadaire durant le
tivement supérieure à celle sur TO, alors que durant les
” cycle. On notera de très fortes différences du taux de
20 premiers jours les valeurs sont identiques. A la fin,
consommation intervenant entre le 20e et le 50’ jour
le processus s’inverse. Ce point sera discuté plus tard ;
RECOLTE
P L U I E C U M U L E E
DEPUIS SEMIS
Figure 5
Arachide 1983 - C’omparaison entre bilans cumulés et taux de con-
Evapotranspiration rate, cumulative water çonsumption, cumulative
sommation d’eau sur les 2 traitements. m Bande.7 a”7ncertitude.s
drainage to.ssesforgroundnut on treatments TI and TO, in 1983. @ZI
entre r~pBtitions. JAS = jours après semis.
Domain of uncertainty. JAS = days after sowing.
322
L. C:I/SSE & G. VACHAUD
.- bilan cumulé : pluie totale utile, ET
TABLEAIJ 5
nage. Dans le cas du traitement avec app
la difference entre I’ETR totale (174 mm)
sur les deux cultures et pendant la durée de l’essai.
cumulee après semis représente l’utilisation du
Total dry matter production and water efficiency for crops
d’eau présent dans le sol juste avant le semis.
and freatments analyzd in this paper.
-_.~ __.__-____- -
--.-- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ------.----.----
~-._~
Sur la figure 5, les zones hachurées représent
Production matière sèche totale
bandes d’incertitudes entre les 3 répétitions par
(kp/ha)
ment. Pour le calcul du drainage on a p
utilise l’équation (3) avec la mesuse locale
Arachide
Mil
__-._---_-__-_-_-----
.---- ~~_- --_--
grad H sur le tube à !a cote de référence (
T O
Tl
TO
T‘l
l’arachide).
Dans tous les cas de figure, les taux de con
1983
550 t 200 1 738 I 108
-
-_.
tien sont très inférieurs’aux besoins hydriqu
1984
1 141 + 135 2 203 + 81 3 523 + 514 6 587 -t 190
1985
2 390 zk 255 3 258 + 496 2 025 f SO 5 720 + 700
plante, comme le montre le rapport ET
dernier terme étant calculé selon la méthode
Eflïcience
par L~ANCETTE (1984). Enfin les pertes hydr
(kg MS:mm d’eau)
_.__..-_____ --_- _-___ ------.l_-------
drainage représentent respectivement 5 à 45 p
1’0
Tl
T O
Tl
la pluviométrie utile sur TI et TO, ce
-..I_ __.__ -.--~-_~_.---_--- _---
_---.----.
très mauvaise colonisation du sol par l’enr
1983
$37
Y,98
-
.-
sur le traitement TO.
1984
6,10
9,110
15,45
28.64
Au niveau des bilans de production, on
1985
9,83
12.61
9,16
22,oo
________I ___.._ --.---
_-._.__ ---- ..__ ---------.
_---- --_--.
cette série de mesures respectivement 55
1 738 I 108 kg de matière sèche par hect
Tl (les détails de production sont donnés par (
1986)~. Clairement l’efficience est 2 fois p
1. Pour l’année 1984
le traitement avec amendement organiq
sera repris dans la discussion.
?? pour le mil sur les 2 traitements, la consommation
totale correspond à la pluie utile. Cependant des diffé-
rences notables apparaissent au niveau des taux de
B. Synthèse des résultats en 1984 et 1985
consommation durant le cycle : identiques jusqu’au
Les 2 années suivantes sont fortement contr; wtées,
2O’jour après semis, on note une très forte augmenta-
puisque la pluviométrie utile obtenue en 1985 (302 ,mm)
tion sur le traitement Tl à la suite d’épisodes de pluie
est près de 50 p. 100 supérieure à celle caractc:r:sant
de 30 mm fin juihet et fin août (période de tallage -
1984 (environ 210 mm). 11 en résulte des comp,srte-
début de formation des grains). En fin de cycle par
menfs différents entre variétés et traitements. Dc point
contre le taux de consommation est significativemenr’
de vue hydrique, on notera ainsi que les profils h;fdri-
supérieur sur le témoin. Notons qu’aucun drainage n’a
ques mesurés au maximum du stock hydrique mon-
pu être mesuré au-delà de la cote 1,80 m sur l’ensemble
trent qu’aucune humectation n’a lieu en 1.984 au-delà
des srtes implantés sur cette culture.
de 2 m alors qu’en 1985, suite à de fortes pluies ioter-
?? Pour /‘arachide, comme en 1983, le traitement
venules durant la 2” quinzaine d’août (160 nnm),
avec apport d’amendement organique a une consom-
d’importantes percolations traversent la cote 3.7 m
mation d’eau significativement supérieure à celle du
avec une forte augmentation de la teneur cin eau
traitement TO. Au cours du cycle, les taux moyens heb-
jusqu’à ce niveau.
domadaires se différencient à partir du 4je jour, pour
Rappelons que pour ces 2 années on dispose chaque
rester sur Tl systématiquement supérieurs et à des
fois de 3 répétitions pour chacun de 2 traitemertc, sur
valeurs voisines de l’optimum jusqu’au 80e jour. Au-
rnil et arachide (en rotation). Le détail des anal) ses est
delà, le comportement s’inverse, avec un taux de con-
présenté dans la thèse de L.. CISSE (1986). On trouvera
sommation légèrement supérieur sur TO. Enfin le drai-
figu:re 6 l’évolution du taux de satisfaction des besoins
nage au-delà de 1,5 m n’est mesurable que sur le traite-
en eau pour ces 2 cultures. Les valeurs glob;.ls:s en
ment TO, avec une valeur cumulée atteignant à la
terme de bilan hydrique et bilan de production et effi-
récolte 25 f 6 mm soit 10 p. 100 de la consommation
cience sont reportées tableaux 4 et 5.
totale.
TABLEAU 4
ipluie utile, consommation et drainage.
Annual values of rainfall, real evapotranspirah
rs and drainage losses below the roor zone meusured in 1984 and 1985
ut crops und the two treatments.
Dr mm
Pu mm
ETR mm
Dr mm
-..
_.-_- ----.~---
Arachide T O
25
k 7 302 243
z 27
64 t 17
Arachide Tl
302 258
+ 13
50 z 18
-..~
_.__ --_--__-- ..-. -- - - --
__---_--
Mil TO
-
301,3 221
2 14
94k 1
Mil Tl
_- 301.3 260
f 13
421~ 9
-..
.-_-.. ~~~
-~.
_ - - - -
- _ - - - - - ~ ~
AMENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
3 2 3
1983
[Fi
son -- début de formation des grains (48-70 jours après
A R A C H I D E
MIL
semis), et une inversion en fin de cycle ;
ri;- I
?? pour /‘arachide par contre, on ne peut pas obtenir
de différences significatives sur les valeurs cumulées, ni
sur les taux de consommation dans le cycle.
Dans les 2 cas il reste à la récolte un stock résiduel de
0
60 mm environ par rapport à l’état initial avant pluie
de semis. Globalement, en 1985, les besoins en eau
sont mieux couverts qu’en 1984, surtout pour l’ara-
chide Tl, si ce n’est en début de cycle.
IV. DISCUSSION ET CONCLUSION
Les fortes différences observées au niveau des cinéti-
ques d’humectation, des taux de consommation, de la
0.5
production nous ont amenés à rechercher une explica-
tion par les différences de biomasse racinaire. Des
mesures de densité racinaire ont été effectuées dans ce
0
~
;::,oo ,*jI”.. ,A5 but à mi-cycle du développement racinaire du mil en
1984 et de l’arachide en 1985. Les profils correspon-
dants sont donnés figure 7. En outre, en 1985, les
mêmes mesures ont également été faites sur les 20 pre-
miers cm du sol seulement, mais à différentes périodes.
11 est clair, pour le mil, que l’enracinement sur Tl est
beaucoup plus dense en surface. Les contrastes se pro-
duisent assez tôt (à partir de la 2e semaine après la
levée). Par contre en profondeur des observations
visuelles sur fosses ont montré que le front racinaire
0
descend au-delà de 1,7 m sur TO, alors qu’il s’arrêtait à
1,4 m sur Tl.
Pour l’arachide, le contraste est moins important en
-
Tl
terme de masse, mais les racines s’étalent latéralement
-me- TO
à une plus grande distance du pivot sur le traitement
Tl (jusqu’à 0,4 m dans l’interligne au lieu de 0,15 m
des taux de satkfacrion des besoins de l’arachide et du mil
pour TO) ; elles présentent en outre une densité de
durum / ‘e?cpénnze,ltaiion
en I983, 1984 et 1985. JAS = jours après
nodules plus nombreuses.
semk
Il est indéniable que l’apport de matière organique
Change in the ratio between water consumption (ET& and water
en surface favorise en début de cycle le développement
requirement (ETM) during the erop cycle for groundnut and millet
@fier irealmenf in 1983, 1984 and 1985. JAS = dqvs afier sowing.
racinaire. Ceci induit un double effet = meilleure utili-
sation de l’eau du sol et développement accru de la
plante sur Tl. A l’inverse, en fin de cycle, et comme le
montre clairement une autre étude publiée par ailleurs
On notera globalement que sur l’année le taux
(CISSE & VXHAUD, 1988b), l’accumulation de l’eau
moyen de satisfaction des besoins est très faible, et voi-
en profondeur sur TO résultant d’une mauvaise effi-
sin de 45 p. 100 pour les 2 cultures.
cience du système racinaire en surface induirait un
développement et une extraction racinaire au-delà de
2. Pour l’ffnnée 1985
1 m. Ceci expliquerait la tendance observée systémati-
quement d’une augmentation du taux de consomma-
Les pertes d’eau (et d’éléments minéraux) affectent
tion sur ‘TO en fin de cycle par rapport à Tl où de telles
d’une façon importante les 2 cultures puisqu’après les
réserves n’existent généralement pas.
fortes pluies (160 mm) intervenues dans la 2e quinzaine
Enfin l’analyse des résultats en termes de relation
d’août, d’importantes percolations traversent la cote
consommation-production, globalisés sur le cycle de
3,7 m avec une forte augmentation de la teneur en eau.
culture, conduit à la figure 8, dkrivée du tableau 5.
Leurs estimations, peut-être moins précises que dans les
Pour chaque année et chaque traitement, les valeurs
cas précédents puisque basées uniquement sur la loi de
obtenues sur chaque bloc sous forme (< production de
DAK( Y. atteignent les valeurs données tableau 4. On
matière sèche totale-ETR durant le cycle )) sont inscri-
peut néanmoins avancer ces résultats :
tes dans un quadrilatère caractérisant la zone d’incerti-
* pour le mil, les différences, tant sur les valeurs
tude à la réponse. On trouve aussi les valeurs résultant
cumulées (consommation, drainage) que sur les taux de
de la campagne 1986 (pluviométrie utile 204 mm) lors
consommation hebdomadaire sont très nettement mar-
d’un suivi plus léger n’ayant pas permis l’analyse
quées. L’étude détaillée faite par CI%E, 1986, montre
détaillée faite préalablement. Deux résultats marquants
que durant le cycle on a sur Tl une consommation
nous semblent devoir être signalés.
supérieure
après
les fortes pluies de mi-août
En Pre:mier lieu, la réaction des 2 cultures à l’amen-
(30-40 jours apr& semis), puis durant la période florai-
dement organique apparaît très différente. Pour l’ara-
324
L. CI!Si! & G. VACHALJD
l
a
0.1. #--
.
1
0z.i
f
M I L 198.4
0.3. I
0.L. I,
0 -
!i
1 0
g
,1, /rd
A R A C H I D E
- - - - - -
TO
2 (ml I
A R A C H I D E 1985
Zlm
Figure 7
a) Profil de densite’ racinaire (g/m’) à mi-cycle (1984 ,sur
a) Root density (gimz) prqfiles measured
4-5 days qfter ,eermination
sur arachide) et b) évolution de la densité racinaire à I
,jor mrlet in 1984 and groundnut NI 1985 (VI Tl und 711 ; l>) change
p é r i o d e s e n 1 9 8 5 d a n s les lranches O-O, 1 e t O,l-0,2 m . JA
in root densiiv in /he surjac’e hortzons
(O-O.2 m) durinp the trop
après xemis.
cycle ,for groundnut and millet in 1985. JAS = da.vs ajter sowinp.
,.: p-y
L-QQ
2000
Figure 8
Lialson e n t r e p r o d u c t i o n d e m a t i è r e s è c h e t o t a l e e t consc
7ration.
Relation belween total dry matter production and total
‘ter consumprron rn relation to trop und treutmenl.
AMENDEMENT ORGANIQUE EN SOL DÉGRADÉ
325
chide les valeurs de rendement total semblent peu
tion de grains ou de gousses d’une part, et de pailles ou
affectées par le niveau de fertilité, mais surtout par
fanes d’autre part. Néanmoins des rendements de 6 à
l’alimentation hydrique, avec un accroissement de
7 tonn.es par hectare de matière sèche pour une con-
2 T/ha par 100 mm annuel d’ETR. Pour le mil au con-
sommation de 200 mm d’eau sont obtenus sur le mil.
Iraire, le niveau de fertilité semble avoir une impor-
L’apport de matière organique conduit globalement à
tance essentielle et l’alimentation hydrique n’est pas un
une production 2 à 3 fois plus forte que sur le témoin.
paramètre très exalicatif du rendement.
Il est clair que la dose de fumier utilisée dans cette
C:e:< résultats doivent néanmoins être affinés. Il s’agit
expérimentation est très supérieure à celle que les dis-
ici d’expérimentation en milieu extrême (faible pluvio-
ponibilités du milieu étudié permettent d’appliquer.
métrie, sol très filtrant) sur une durée insuffisante pour
Une nouvelle expérimentation est actuellement en
effeciuer une analyse plus fine en fonction des phases
cours dans des conditions de milieu analogue pour
de développement (DANCETTE, 1984). Ils nous sem-
déterminer à la fois les doses minimum conduisant à
blent néanmoins pouvoir être mis à profit, notamment
un effet significatif, et le temps nécessaire pour obtenir
tl un moment où l’utilisation de modèle de prévision de
ces effets.
rendement (FOREST & KALMS, 1984) s’avère être un
Reçu le 18 juin 1987.
outil indispensable d’aide à la décision, pour inciter à
Accepté le 19 janvier 1988.
leur amélioration en s’attachant à 2 aspects que nous
considérons comme essentiels, et liés :
REMERCIEMENTS
-- la zone racinaire, puisque le paramètre considéré
figure 8 est I’ETR et non la pluie totale,
Cette étude a été effectuée dans le cadre d’une convention d’Assis-
-- la réaction de la plante au niveau
lance Technique entre l’Agence Internal.ionale pour I’Energie Ato-
de la fertilisa-
mique et l’Institut Sénégalais de Recherche Agricole. La contribu-
tion.
tion de I’AIEA en fourniture d’équipement, missions d’experts et
L-n second lieu, l’efficience des cultures est remar-
bourses de formation a été essentielle.
quable.
Les auteurs tiennent en outre à associer à ce travail Mr A. FAYI:,
II faut certes affiner les résultats en tenant
M. GOLJIXARY et M. THIAW, techniciens du CNRA Bambey, à qui est
compi:e, comme le fait L. CISSE (1986) de la produc-
due la qualité des mesures.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Bonfils P., Faure J., 1959. Les sols de la région des Thies. Bull.
Dancette C., 1974. Les besoins en eau des plantes de grande culture
Agrof?. ORSTO.M, 16, 5-92.
au Sénégal, in Symposium “Use of radioisotopes and radiations
Cisse L., 1986. Etude des effets d’apports de matière organique sur
techniques in Soi1 Physics and Irrigation Studies”, Vienne, Autri-
kr hrlans hvdriques et minéruux et la production de mil et d’arachide
che, 1973, AIEA SM 176/36, p. 351-372.
sur un .sol sableux dégradé du Centre-Nord du Sénégal. Thèse Dr.
Dancette C., 1984. Agroclimatologie et adaptation variétale de I’ara-
Ing., Inst. Nat. Polyt. de Lorraine, 184 p., nov. 1986.
chide au Sénégal. DO~. kfull. CNRA/Bambey.
Cisse L., 1988. Influence d’apports de matiére organique sur la cul-
Forest F., Kalms J. M., 1984. Influence du régime d’alimentation en
ture de mil et d’arachide sur un sol sableux du Nord-Sénégal. II -
eau sur la production de riz pluvial. Simulation du bilan hydrique.
Développement des plantes et mobilisations mincrales. Agronomie, 8
Agron. trop. Paris, 39, 1, 42-W.
(5).
Imbernorr J., 1982. Variabilité spatiale des caractéristiques hydrodv-
CIsse L., Vachaud G., 1988a. Etude de l’influence de méthodes
nasiques d’un sol du Sénégal Thèse Doctoral de Y cycle, Univ.
d’amendement sur l’infiltration, l’évaporation en début de saison
Scientifique et Médicale de Grenoble, 152 p.
des pluies et les coefficients transferts hydriques d’un sable dégradé
Laty R., Vachaud G., 1987. AIDHYS, logiciel d’aide au stockage et
du Nord %négal. Revue d’ffvdrologie Continentale, ()RSTOI\\l,
au traitement de mesure hydriques dans le sol. Rapport interne, Ins-
vol. II, no 1, 15-28.
titut de Mécanique de Grenoble, 33 p.
* Cisse L., Vachaud G., 1988b. Caractérisation de l’extraction raci-
Pieri C., 1976. L’acidification des terres de culture exondées au
nairc par tranche de sol par analyse de profils d’humidité. Influence
Sénégal. Agron. trop. Paris, 21, 4, 339-368.
des trailements sur la consommation en eau de mil et d’arachide.
A>;rorr. trop. Paris (sous presse).
Vauclin M., Haverkamp R., Vachaud G., 1983. Analyse des erreurs
liées à l’utilisation de I’humidimètre neutronique, in Colloque sur
ChoparI J. I,., 1980. Etude au champ des .systèmes racinaires des
« I’Utilisation des rayonnements et des isotopes en Physique du Sol
princjpcrles cultures pluviales rfu Sénégal. Thèse de Doctorat d’Llni-
et en Irrigation » Aix-en-Provence, Ed. Agence Int. Energie Atomi-
versik!, Toulouse, 159 p. $ 45 p. ann.
que, Vienne, p. 533-549.