République du Sénégal Ministère de...
République du Sénégal
Ministère de l’Agriculture
INSTITUT SENEGALAIS DE RECHERCHES AGRICOLES
CENTRE DE RECHERCHES AGRICOLES DE KAOLACK
PILIOSTIGMA RETICUATUM DANS UN PARC A CORDYiA PINNATA:
EFFET SUR LA REGENERATION DES SOLS DEGRADES AU SENEGAL
Par
Mateugue Diack
MEMOIRE DE TITULARISATION
Avril 1998
ii
Résumé
L’étude des potentialités de Piliosfigma reticulatum en vue de
reconstituer le stock de la matière organique dans le soi a été menée dans un
parc à Cordyla pinnata, dans le sud du bassin arachidier au Sénégal. En tant
qu’arbuste, l’espèce se rencontre dans les vallées et dans les jachères, mais
aussi dans les zones de cultures.
Elle peut coloniser des sols sableux,
argileux et latéritiques. L’espèce produit des rejets après coupe et son mode
de gestion dépend de la culture à mettre en place. Des enquêtes socio-
économiques, au niveau de trois villages, ont révélé qu’après Cordyla pinnata
(66,7%) et Acacia albida (48,9%), Pihostigma reticulatum (356%) est la
troisième ligneuse importante que les paysans souhaitent conserver dans les
champs de case et les champs de brousse. Les raisons évoquées sont liées à
une bonne production de fruits et à des qualités fertilisantes et fourragères très
appréciées par les paysans. L’effet de Pikostigma reticu/atum sur la fertilité du
sol se traduit, selon eux, par le bon comportement des cultures comme
l’arachide, le mil et à un degré moindre, le niébé sous le houppier de l’arbuste.
L’titude qualitative de Pilosfigma reticulafum a concerné les analyses
chimiques de la biomasse et la perte de masse au champ et en conditions
contrôlées. Des différences significatives ont été observées sur les teneurs en
carbone organique total, azote total, fructose, hémicellulose et lignine aussi
bien pour le type de résidu que pour le précédent cultural.
En termes de
dé!composition, Piliostigma reticulatum a eu une perte de masse de 80% au
plus, tous types de résidus confondus. Par conséquent, l’espèce présente des
réelles potentialités de reconstitution du stock de matière organique dans le
sol. En plus, la relation entre la surface spécifique et la masse de résidu,
exprimée par un coefficient k assez élevé, a montré également que Piliostigma
rei’iculatum pourrait être utilisée pour la couverture du sol pendant que la
décomposition se poursuit. Les résultats d’enquêtes combinés aux données de
décomposition de P. reficulaum constituent une base pour étudier les
stratégies d’amélioration de la qualité des sols à savoir évaluer la capacité de
P. reticulafum à accumuler de la matière organique et tester l’effet de P.
relliculatum sur le rendement des cultures-
. . .
111
AVANT-PROPOS
Ce travail de mémoire de confirmation a été fait dans le cadre du programme
de Liaison Internationale de Recherche du projet de Gestion des Ressources
Naturelles, NRBAR, conjointement mené par I’ISRA et l’Université d’état d’Oregon
(Etats-Unis). Je remercie Monsieur Moussa Bakhayokho, le Directeur Général de
I’ISRA, Monsieur Jean Pierre Ndiaye, le Directeur Scientifique, Monsieur Tom
Cusack, le Coordinateur du Projet NRBAR, Madame Léguédé, I’Administrateur du
projet et Monsieur le Chef du Centre de Kaolack pour les moyens qu’ils ont mis à
ma disposition pour la réalisation de ce travail.
Que le Chargé de Mission du projet de Gestion des Ressources Naturelles
Madame Aminata Badiane et les chercheurs Malainy Diatta et Modou Sène trouvent
ici le témoignage de ma gratitude pour avoir initié ce programme, et apporté de
p&ieux conseils pour ce travail.
Je tiens à remercier très sincèrement Dr. Richard P. Dick, Professeur en
Sc:ience du Sol pour sa collaboration tout au long de l’exécution du projet.
Je tiens également à exprimer toute ma reconnaissance à Monsieur Modou
S&ne, qui a bien voulu superviser ce travail et qui m’a consacré son temps avec
bienveillance, à Monsieur Désiré Sarr et Mademoiselle Astou Sene qui ont élaboré
le questionnaire sur Pilostigma reficulafum et m’ont inspiré bien des voies
d’interprétations.
Je remercie Messieurs Jean Luc Chatte de I’ORSTOM de Bel Air, Fary Diome
de I’IST, François Matty de I’ISE, Alioune Diagne de I’ENSA, Désiré Y. Sarr de
Vision Mondiale et Samba A. Ndiaye Samba de IWWDRPF, pour avoir accepté
d’être membres du jury.
Enfin, je remercie tout le personnel du CRA de Kaolack qui par leurs conseils,
leur assistance ou leur collaboration, ont permis la réalisation de ce travail.
Je pense notamment à Messieurs Tanor Ndao, gestionnaire de la station de
Nioro, Pape Serigne Sarr, technicien supérieur, Ousseynou Diouf et Cheikh Diouf,
enquêteurs, Moussa Diop et Pape Omar Dièye, techniciens observateurs, Mamady
Mbessane et Aliou Ndiaye paysans à Diamaguèq ~ioro.
iv
TABLES DES MATIERES
Page
RESUME. ........................................................................................................
ii
LISTE DES TABLEAUX...................................................................................................
V
LISTE DES FIGURES ........................................................................................................
V
CHAPITRE 1 REVUE BIBLIOGRAPHIQUE ......................................................................
1
CHAPITRE 2 PRESENTATION DU MILIEU.. .................................................................
8
2.1 Le Milieu physique ................................................................................................
8
2.1 .l_ La Situation géographique de la région.. .....................................................
8
2.1.2. Le Climat ......................................................................................................
8
2.1.3. La Végétation ...............................................................................................
9
2.1.4. Les Sols .....................................................................................................
10
2.2. Le Milieu humain.. .................................................................................................
12
CHAPITRE 3 Wiostigma reticulatum..............................................................................
13
3.1. Caractéristiques botaniques.. .............................................................................
13
3.2. L’espèce................................................................................................................
13
3.3. Présentation de l’espèce dans le parc à Cordyla pinnafa .....................................
13
3.4. Mode de gestion et développement de l’espèce en fonction de la culture ............
15
3.5. Enquêtes socio-économiques.. .............................................................................
16
3.5.1. Objectifs .....................................................................................................
16
3.5.2. Méthodologie .............................................................................................
16
3.5.3. Résultats et Discussions ............................................................................
16
CHAPITRE 4 Décomposition de Piliostigma reticulatum...................................................
19
4.1. Objectifs.. ...............................................................................................................
19
4.2. Matériels et Méthodes.. ..........................................................................................
19
4.2.1. Le sol ...........................................................................................................
19
4.2.2. Le matériel végétal.. ....................................................................................
19
4.2.3. Analyses physico-chimiques du sol.. ...........................................................
20
4.2.4. Analyses chimiques de Piliosfigma reticulatum.. ..........................................
20
4.2.5. Mesure de la perte de masse des résidus de P. reticulafum au champ ......
20
4.2.6. Perte de masse de P. reticulatum en conditions controlées.. ......................
20
4.2.7. Coefficient (k) entre la surface spécifique et la masse de P. reticulatum.
21
4.2.8. Analyses statistiques ................................................................................
22
4.3. Résultats.. ............................................................................................................
22
4.3.1. Caractéristiques physico-chimiques du sol .............................................
22
4.3.2. Composition chimique de Piliostigma reficulatum avant la décomposition
22
4.3.2.l.Carbone total ..............................................................................
22
4.3.2.1. Azote total.. ..................................................................................
23
4.3.2.2. Fructose.. .....................................................................................
23
4.3.2.3. Hémicellulose.. .............................................................................
24
4.3.2.4. Lignine.. ........................................................................................
25
4.3.2.5. Composés phénoliques.. ...............................................................
25
4.3.3. Décomposition de Piliosfigma reticulatum au champ ...............................
25
4.3.3.1. Analyse de variante .......................................................................
25
4.3.3.2.
Evolution de la perte de masse au champ .....................................
26
4.3.1. Décomposition de Pihosfigma reticulafum en conditions contrôlées.. ............
30
4.3.4.1. Analyse de variante ...................................................................
30
4.3.4.2. Perte de masse de Piliostigma reticulatum en conditions controlées .....
30
4.3.5. Evolution du coefficient (k) au cours de la décomposition.. ..........................
31
4.4. Discussions.. .............................................................................................................
34
Perte de masse de P. reficulatum au champ.. .......................................................
34
Perte de masse de P. reficulatum en conditions contrôlées ..................................
36
Relation entre surface spécifique et masse de résidu de P. reticulatum..
.............
38
Effet du précédent cultural sur la décomposition de P. reficulatum.. ....................
40
4.5. Conclusions et Recommandations.. .........................................................................
41
Références. .....................................................................................................................
43
V
LISTE DE TABLEAUX
Tableau
Page
3.1. Caracteristiques dendrométriques de P. reficulatum en fonction du précédent cultural..
16
4.1. Caracteristiques physico-chimiques du sol _._..._..._._._...,,.__._....._,___.__,. . .._._.........._. .._
22
4.2. Composition chimique initiale des résidus de Piliosfigma reticulatum prélevés au niveau
des deux champs d’arachide et de mil . . . . . . . .._.__._......_.___........_..__.....___._...._..__.....__.............
24
4.3. Analyse de variante sur la perte de masse au champ des résidus de P. reticulatum
en fonction du précédent cultural... ___ .__ ___ .,, ,.. ._, __. ._. . __. _.. _._ .,, .._ _.. _..
26
4.4. Analyse de variante sur la perte de masse au laboratoire de P. reticulatum
en fonction du précédent cultural... _.. .., .,. ,,. ,__ _.. . . . . _._ .._
30
LISTE DES FIGURES
Figure
Page
1. Représentation schématique du parc à Cordyla pinnata a Paoskoto ..~............. . . . . . . . . . . . . .
14
2. Décomposition des résidus de P. reticulatum en milieu réel, sur précédent arachide (a)
et. sur précédent mil . . . . .._.......___.........____........_.______........__._........_._................................
28
3. E,ffet du précédent cultural sur la décomposition de filiostigma reticulatum en milieu réel
29
4. Décomposition des résidus de P. reficulatum en milieu contrôlé sur précédent arachide
(a) et sur précédent mil ..,..,_.........................................,..............................................
32
5. Effet du précédent cultural sur la décomposition des residus de Piliostigma reticulatum
en milieu contrôlé . . . . ..__......_..............................................................................................
33
6. Effet du précédent cultural sur I’evolution du coefficient (k) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
CHAPITRE 1
REVUE BIBLIQGRAPHIQUE
Au Sénégal, l’agriculture constitue le secteur économique le plus
important et occupe 70% de fa population. Environ 60% de la population rurale
vit dans le bassin arachidier. Cette zone qui représente près d’un tiers de la
superficie nationale assure 75% de la production totale de l’arachide et 80% de
celle du mil. Cependant, les productions agricoles ne sont pas suffisantes pour
satisfaire les besoins alimentaires. En effet, depuis quelques années, les
niveaux de productions agricoles stagnent ou diminuent alors que la population
augmente.
Cette situation découle en partie de la dégradation des sols
surexploités, par une mise en culture continue. En plus, la mécanisation de
l’agriculture a favorisé une forte augmentation des surfaces cultivées au
détriment des formations ligneuses naturelles.
La dégradation des sols résulte d’une combinaison de plusieurs
facteurs- Ceux-ci incluent une pluviométrie décroissante, mais surtout une
gestion peu appropriée des terres de cultures, allant des jachères de courtes
périodes, de l’exportation de presque tous les résidus de cultures après
récolte, à la diminution du peuplement d’arbres dans les systèmes traditionnels
de parcs agroforestiers.
Dans cette zone, alors que les cultures sont associées aux arbres,
depuis des générations dans un système de parc arboré (Baumer, 7994), les
arbustes ont toujours été élagués pouf laisser la place aux cultures. Ces parcs
arborés semblent résulter d’une sélection continue, opérée par les populations
rurales sur la végétation originelle naturelle, d’une ou de plusieurs espèces
arborées ou arbustives dont les fonctions sont connues et appréciées des
utilisateurs (Samba, 1997). L’espèce dominante donne généralement son nom
au parc.
Chaque type de parc semble se confiner à des conditions écologiques
particulières- Des associations végétales arbre/arbuste peuvent se rencontrer
dans les parcs agroforestiers. Si, dans la zone sud du bassin arachidier, on
2
peut citer l’exemple de l’association Cordya pinnara//Wosfjgma reficulatum, par
contre, dans le nord du pays, on peut évoquer le cas de l’association Acacia
albkIa/Guiera senegalensis. La cohabitation entre arbrejarbuste et cultures
engendre des interactions dont la nature dépend des espèces en présence,
des pratiques ou de la gestion en vigueur dans le système, mais également
des conditions environnementales.
La mise en culture progressive des terres du bassin arachidier s’est
traduite par une destruction massive de la végétation naturelle. L’élagage et le
dessouchage des arbres tels que préconisés dans les dix commandements
(Benoit-Cattin, 1988) n’ont pas épargné Cordyla pinnata en dépit de
l’importance que lui accordent les paysans.
Un signe distinctif de l’intense
exploitation de cette espèce demeure l’implantation jusqu’à un passé récent
des scieries dans la zone. En conséquence et compte tenu de l’absence de
régénération, le parc à Cordy/a pinnata actuel s’est dégradé, donnant lieu à
une végétation clairsemée et peu diversifiée (Samba, 1997). Cependant, cette
dégradation du parc à Cordyla pinnata a surtout concerné la strate arborée et
non les arbustes, en l’occurrence Pihostigma reticulatum dont le peuplement
bie.n que n’ayant pas encore fait l’objet de beaucoup d’études, semble toujours
bien se comporter-
En plus, les densités optimales de Cordyla pinnata et
Filk~stigma Mculatum à maintenir dans les champs pour augmenter
durablement les rendements de cultures ne sont pas connues. On peut
néanmoins noter pour Cordyla pinnata des densités actuelles variant entre 1 et
3 par ha (Diallo, 1997) tandis que Giffard (1974) notait souvent une dizaine de
pieds A l’hectare. Dans notre site, nous avons observé une densité moyenne
de 13 Cordy/a pinnata par ha.
Cordyh pinnata est un grand arbre à cime dense et très développée. La
cime réduit la quantité d’eau que reçoivent les cultures en interceptant une
partie des précipitations qui seraient ensuite perdues par évaporation. Samba
(1997) a montré que l’espèce intercepte environ 22% des précipitations et que
l’interception augmente avec la longueur de la cime. Ce résultat, similaire à
celui obtenu par .Lee (-1980) sur d’autres espèces, a également révélé que les
espkes d’arbres feuillues comme Cordyla pinnata interceptaient plus d’eau
3
que les formations buissonneuses telles que Piliostigma rethhfum. Cette
interception de Yeau de pluie a sans doute une incidence sur Je rendement des
plantes cultivées, notamment dans les systèmes où les cultures sont associées
aux arbres, en particulier dans les zones arides et semi-arides où l’eau est un
facteur limitant pour la production agricole (Samba, 1997). Dans une étude sur
l’influence de Cordyla pinnata sur la fertilité d’un sol ferrugineux tropical,
Salmba (1997) a montré que la présence de Cordyla pinnata modifie la plupart
des caractéristiques chimiques du sol grâce aux apports organiques SOUS
fonne de litière, et probablement aussi grâce aux apports par l’intermédiaire
des pluviolessivats.
Alors que des travaux de recherche nous ont édifié sur l’effet que Acacia
ahida (Charreau et Vidal, 1965; Dancette et Poulain, 1968,) et Cordyla pinnafa
produisent sur la fertilité des sols en culture, très peu d’informations existent
sur la manière dont les arbustes traditionnels en association avec ces arbres
affectent fa qualité des sols. Piliostigma reficulaa, une espèce arbustive, est
généralement trouvée dans les grandes zones de cultures d’arachide et de mil,
en association avec Cordya pinnata (ou avec d’autres espèces). Ces deux
esp&ces sont des légumineuses de la famille des Césalpinacées (von f’vlaydell,
1983). Elles sont toutes deux des endophytes, sans nodosité, donc non
fixatricas d’azote.
La lutte contre la dégradation des terres est devenue une préoccupation
essentiefle pour tout le monde. Cette dégradation des sols s’est enclenchée,
puis accélérée à mesure que la pratique de la jachère disparaissait du système
de production du fait de la pression démographique: épuisement progressif de
la fertilité du sol, diminution des rendements et par conséquent des revenus,
autant d’éléments d’un inexorable cercle vicieux de la pauvreté. Cependant, la
notion de fertilité dépasse la disponibilité en éléments nutritifs; elle englobe en
particulier la teneur en matière organique du sol, sa structure, sa capacité de
rétention en eau et son activité biologique. Tous ces éléments interagissent
dans un système dynamique. Les causes essentielles de la dégradation de la
fertiljité sont l’appauvrissement des éléments nutritifs et de la matiére organique
ainsi que l’érosion du sol.
Les pratiques culturales jouent bien entendu un
grand rôle dans ce processus, en particulier le sut-pâturage et l’absence de
restitution des éléments nutritifs prélevés par les cultures mais aussi
l’application de techniques inadéquates longtemps tenues pour bénéfique.
Une des actions à entreprendre à court et moyen termes est la
reconstitution du stock organique dans le sol, élément indispensable pour
ramener ces sols dégradés à des niveaux plus productifs. Pour ce faire,
l’utilisation de diverses sources de matière organique et leur gestion adéquate
en conformité avec les pratiques culturales déjà existantes s’avèrent
nkessaires.
Beaucoup de travaux ont déjà été faits sur l’utilisation de sources de
matière organique et principalement les résidus de cultures pour améliorer la
fertilité des sols.
Ces travaux ont été essentiellement axés d’une part, sur
l’enfouissement de matière organique sous forme d’engrais vert (Bemhardt-
Riversat, 1982, 1987; Feller et Ganry, 1982; Diack, 1985; Ganry, 1985), et sur
le compostage et l’enfouissement de matière organique décomposée dans le
sol d’autre part, (Dommergues, 1956; Feller ef a!., 1983; Ganry et Sarr, 1983;
Se&, 1987; Ganry et al., 1989; Badiane et Ganry, 1992, Sène et Pérez, 1992).
Tous ces travaux avaient pour objectif commun l’accroissement de la
productivité des sols à très court terme- Autrement dit, l’augmentation des
rendements devait surtout se traduire par une réponse plus ou moins
immédiate de l’amendement de la matière organique.
Beaucoup de chercheurs se sont intéressés à l’effet de la matière
organique sur la productivité du sol, mais très peu d’études ont été menées
pour comprendre comment le mode d’utilisation de cette matière organique
affecte la structure du sol en surface. Ceci est d’autant plus important que les
processus d’encroûtement, de colmatage des pores à la surface du sol et
I’infiltrabilité de l’eau sont profondément impliqués. Le redressement de la
fertilité d’un sol passe nécessairement par l’amélioration de sa structure qui est
un processus à moyen et long termes que l’on peut réaliser par des apports
continus de matière organique dans le sol. La réhabilitation des systèmes à
parcs avec une association optimale d’arbres et d’arbustes semble être une
approche logique pour améliorer ces sols.
Pjhostigma reticulatum rejette comme une culture de repousse après la
saison des pluies en produisant beaucoup de biomasse. Aussi, la litière qui
tombe chaque année, combinée à la biomasse, constitue une source de
reconstitution de la matière organique dans le sol et peut contribuer ainsi à
arnéliorer la qualité du sol.
L’apport de matière organique de qualité dans le sol, selon un mode de
gestion bien défini, est essentiel pour atteindre cet objectif. Or, le mode de
gestion à élaborer, pour qu’il soit viable, doit reposer sur une bonne
compréhension du processus de décomposition de la matière organique. La
decomposition dépend entre autres facteurs, de la composition chimique
initiale de la matière organique.
La qualité chimique des résidus est l’un des facteurs les plus importants
contrôlant la vitesse de décomposition de ces résidus par les microbes. Bien
que les micro-organismes n’aient pas le contrôle absolu sur la disponibilité des
nutriments, ils sont de gros compétiteurs pour ces derniers-
Globalement, la
vitesse de décomposition est fonction des types de molécules organiques, de
la teneur en nutriment des résidus et également des autres facteu’rs abiotiques.
L’azote est le nutriment clé pour la croissance microbienne et par conséquent
pour la décomposition du matériel organique. Les résidus ayant des
concentrations élevés d’azote favorisent une rapide décomposition initiale.
Une composante limitant le plus souvent l’activité microbienne, est le carbone
soluble assimilable (Alexander, 1977).
Dans les plantes, environ 75*rC, de la matière sèche est composé de
polysaccharide, avec la cellulose, le plus abondant de tous les composés
organiques naturels, constituant au moins 10% de la matière végétale
(Cheshire, 1979). La cellulose a un rôle structurel. Dans la membrane
cellulaire, se trouve une matrice fortement ramifiée de polysaccharides,
constituée d’hémicelkrloses. Les hémioelUoses ont été définies comme étant
des polysaccharides de la plante, solubles dans une solution alcaline. Les
plantes contiennent également de petites quantités de polysaccharides
solubles à l’eau.
La lignine est le second polymère le plus abondant,
synthétisé par les plantes (Stott et Martin, 1989).
Les teneurs en
6
polysaccharide et en lignine
sont des facteurs importants dans la
decomposition des résidus. Leur concentration initiale joue un rôle majeur dans
la prévision de la cinétique de décomposition.
De jeunes plantes sont métabolisées plus rapidement que les résidus de
plantes en maturité.
Au fur et à mesure que la plante se développe, sa
composition chimique change; la teneur en azote, protéine et substance
soluble décroît pendant que les proportions de cellulose, hémicellulose et
lignine augmentent.
Les composés solubles du carbone se dégradent les
premiers, suivis des polysaccharides structuraux (hémicellulose et cellulose),
avec la lignine se décomposant à un rythme plus beaucoup lent (Reber et
Schara, 1971; Wessen et Berg, 1985; Summerell et Burgess, 1988;). Les
résidus ayant des teneurs relativement élevées en lignine, faibles en azote ou
un rapport UN élevé se dégradent plus lentement (Par-r et Papendick, 1978;
Ladd et al., 1981). Cependant, des travaux plus récents ont montré que le
rapport GIN était étroitement lié à la nature des résidus (céréale-légumineuse),
le placement des résidus (Smith et al., 1986) et la taille des particules (Jensen,
1994).
La lignine est un composé très complexe, se décomposant très
lentement et des teneurs élevées de lignine retardent le décomposition. La
lignine est considérée comme étant la principale source de polyphénols.
Le
rôle de la lignine comme régulateur dans le processus de décomposition a été
élucidé dans plusieurs travaux (Meentemeyer: 1978; Berendse et al., 1985).
En augmentant la concentration en lignine, l’on peut ralentir la vitesse de
décomposition des résidus de plante. Des teneurs élevées en lignine peuvent
également stimuler l’immobilisation des nutriments, spécialement celle de
l’azote (Mellilo et al., 1982). Des substances phénoliques simples et d’autres
composés aromatiques peuvent être présentes dans les résidus de plantes et
de microbes et, sont libérées durant la biodégradation des polymères
aromatiques tels que les lignines (Flaig ef a/., 1975; Linhares et Martin, 1979;
Kassim ef a/-, 1982;). Le marquage des plantes et des modèles de Iignine a
grandement accru notre connaissance sur la biodégradation et les
transformations de la lignine durant I’humification dans le sol (Kirk et ai., 1977).
Des travaux menés sur la biodégradation de la lignine dans le sol ont indiqué
que la lignine est un important substrat pour la formation de I’humus (Stott et
Martin, 1989).
Plusieurs travaux effectués sur la décomposition des résidus ont montré
que la décomposition des résidus suivait généralement une courbe
exponentielle. La perte de masse absolue est relativement rapide dans les
t,outes premières phases et elle ralentit au cours du temps. Par conséquent,
l’allure de la courbe de décomposition est expliquée par la composition
chimique des molécules organiques présentes dans les résidus. Les sucres
disparaissent très vite, alors que les molécules de phénol et de lignine
récalcitrantes se dégradent plus lentement. D’habitude, l’ordre décroissant de
dégradation des composés organiques des résidus de plantes s’établit comme
suit: sucre > hémicellulose > cellulose > lignine > cire > phénol.
Souvent, le rapport C/N est indiqué comme un élément déterminant
dans la décomposition de la matière organique.
Dans la littérature
agronomique, GIN est supposé être le facteur déterminant alors que dans la
littérature forestière, le rapport entre l’azote et la lignine est considéré le plus
important. Or, selon Stott (1992), le rapport C/N n’est apparemment pas
I’éGment déterminant et pas plus que ne l’est le ratio azote-lignine. II semble
dès tors que la composition chimique et la nature physique des résidus de
matiere organique déterminent la capacité des micro-organismes à assimiler
ces résidus Avant de considérer Piliostigma reficu/atum comme source de
matière organique dans une stratégie de restauration des sols dégradés, des
études, tant sur la qualité de la litière que sur les effets de cette espèce sur le
sol sont nécessaires.
Cette étude, dont l’objectif général est d’évaluer la contribution de
pil&igma retku/atum à l’amélioration de la fertilité des sols, a porté sur:
i) une enquête socio-économique auprès des exploitants pour évaluer
I’im.portance de l’arbuste, en relation avec les arbres et le sol dans la zone,
ainsi que le niveau d’appréciation que les paysans en font; ii) une étude
qualitative de la biomasse produite par l’arbuste en vue d’une reconstitution du
stock de matiéfe organique dans le sol; iii) une élaboration des propositions de
mode de gestion pour l’amélioration de ces sols.
8
CHAPITRE 2
PRESENTATION DU MILEU
2.1. Le Milieu physique
2.1.1. Situation géographique de Ja région
Le site de cette étude se trouve dans le terroir villageois de Paoskofo,
dans la communauté rurale du même nom, département de Nioro, région de
Kaolack. La région de Kaolack est localisée dans la zone agroéoologique sud
bassin arachidier du Sénégal, comprise entre 13” 35’ et 14” 30’ de latitude nord
et 14” 35’ et 16” 45’ de longitude ouest. Cette zone est limitée au nord-est par
la zone sylvo-pastorale, au nord-ouest par le centre nord bassin arachidier, à
l’est par le Sénégal oriental, au sud par la république de Gambie et à l’ouest
par l’océan atlantique et la région de Thiès. La zone agroécologique couvre
une superficie de 23945 km2 dont 16010 km2, pour la région de Kaolack.
2.1.2. Le Climat
Le climat de la région est du type tropical soudanien caractérisé par deux
saisons fortement contrastées à deux variantes:
- une variante sahélo-soudanienne avec des isohyètes compris entre
4OOet6OOmm;
- une varjante soudano-sahélienne comprise entre les isohyètes 600 et
800 mm.
l’analyse fréquentielle faite depuis 1932 (Diatta, 1994) a montré que la
période actuelle s’inscrit dans la tendance générale de déficit pluviométrique
avec une moyenne de 560 mm.
Les pluviométries moyennes mensuelles,
observées au cours de la saison des pluies, montrent un maximum en août et
un Iminimum en juin. En plus, la pluviométrie de la région est caractérisée par
une forte variabilité interannuelle et par une mauvaise répartition dans le
temps.
Les températures sont en général élevées avec des maxima enregistres
entre avril et juin, avoisinant 39°C. Les minima varient de 15°C à 18°C entre
décembre et janvier.
Les principaux vents soufflant dans la zone sont:
- l’alizé maritime de novembre à avril qui adoucit les températures dans
la zone côtière;
- les alizés continentaux avec I’harmattan (vent chaud et sec) de
direction nord-est sud-ouest qui souffle de decembre à mai. L’harmattan est à
l’origine des températures élevées en zone continentale;
- la mousson, provenant du golfe de Guinée, souffle de mai à octobre;
elle est responsable de la pluie en hivernage.
L’humidité relative est négativement carrelée à la température d’une
part., et positivement à la précipitation d’autre part. Selon Diatta (1994), la
valeur minimale de l’ordre de 20% est observée au cours des moins de mars et
avril, tandis que la valeur maximale, parfois supérieure à 80°h, s’observe de
juillet à octobre.
2.1.3. La vegétation
La vegetation naturelle de cette r6gion est caract&We par une
dominante tres nette des combrétacees (Combrefum glutinosum, Combretum
nignéans et Combrerum mkranfhum). Dans la zone de Nioro, existe un parc à
Cordyla pinnata avec des caesalpiniacees (Piliosfigma reticulatum) et des
cornbrétacées (Combretum glutinosum et Guiera senegalensis). La zone a été
fortement degradée par les feux de brousse repetés, le surpâturage et le
defrichement en faveur d’une agriculture bas4e sur la rotation arachide/mil. La
mélcanisation et I’amelioration foncier-e ont en outre accentue la destruction de
la végétation naturelle. La disparition de celle-ci a entraîné la denudation de la
surface des sols et a fortement contribué à I’acc&&ation des phénomènes de
dégradation par I’erosion hydrique et/ou Mienne.
10
2.1.4. Les sols
Les sols prédominants de la station de Nioro sont des sols ferrugineux
tropicaux lessivés sans taches ni concrétions sur colluvions du continental
terminal.
II s’agit plus exactement d’un intergrade entre les sols dits
« faiblement ferralitiques » et les sols ferrugineux tropicaux lessivés. Les sols
évoluent sous l’action d’un certain nombre de phénomènes intervenant
sirnultanément:
- entraînement d’éléments fins au niveau des horizons supérieurs qui
aboutit à un appauvrissement chimique, les éléments entraînés étant éliminés
le long des axes de drainage;
- démantèlement des parties hautes de la pente par le ruissellement et
comblement des zones basses; l’épaisseur des sols augmente avec la pente de
meme que la texture argileuse.
La différenciation des horizons pédologiques devient meilleure avec
l’augmentation de l’épaisseur des sols dans les zones basses.
Les caractéristiques physiques de ces sols sont liées à la nature
sableuse de leur horizon de surface d’une part, et a la nature de l’argile qu’ils
contiennent d’autre part. Selon Sarr (1981) l’analyse granulométrique montre
que le taux d’argile augmente rapidement avec la profondeur. Par ailleurs,
l’analyse minéralogique (rayons X) met en évidence la prédominance de la
kaolinite dans la phase argileuse; on y rencontre quelques zones
interstratifiées et quelques argiles micac&es. La kaolinite des horizons
superficiels presente une meilleure cristallinité que celle des horizons sous-
jacents. La faible amplitude des phénomènes de gonflement/retrait empêche
toute fissuration du sol. La structure naturelle des sols est tres peu favorable.
Les caractéristiques hydriques sont les suivantes:
- bon drainage interne en fonction de leur position topographique à mi-
pente entre les buttes cuirassées et les thalwegs;
- la capacité de rétention en eau est faible, les valeurs moyennes sont
de l’ordre de 12% d’humidit6 pondérale;
- l’eau utile varie en surface entre 4 et 7%.
1 1
L’évolution du profil cultural de ces sols au cours de l’année leur confère
un comportement mécanique assez particulier. Cette évolution s’effectue en
deux phases marquées par des processus nettement différents.
Durant la période des pluies, l’action des pluies à forte intensité et
extrêmement agressives constitue un veritable facteur de dégradation.
Charreau (1970) a montré que l’importance des manifestations de l’érosion
s’explique bien plus par le caractére très agressif des pluies que par une
fragilité particulière des sols. Cette action des pluies se manifeste sur le sol
par deux phénomènes:
- un tassement qui induit la destruction de la structure et la baisse de porosité;
- un phénomène de battance dû à l’effet splash qui se manifeste surtout en
debut de saison pluvieuse lorsque le couvert végétal n’est pas encore bien
developpé.
Ce phénomène entraîne d’une part un colmatage et accentue les
appauvrissements (les éléments fins mis en solution sont entraînés par les
eaux de ruissellement et éliminés du profil), d’autre part.
Pendant toute cette
pkiode, la cohésion du sol ( à cause de l’humidité) est très faible.
En saison sèche, on note dans la partie supérieure du profil, la présence
de racines et de galeries, d’origine biologique, comblées par des Mments
sableux grossiers et fins.
L’évaporation intense et l’absence totale de pluie
pendant cette période favorisent le desséchement du profil. L’ampleur de l’effet
de I’erosion éolienne qui sévit pendant la saison sèche est d’autant plus
marquée que le sol est denudé.
Les sols de Nioro, comme la plupart des sols au Sénégal, sont avant tout
pauvres en Mments chimiques. Leur pauvreté naturelle est renforc6e d’une
part par l’absence de restitutions chimiques et organiques pour compenser les
exportations des cultures dans les exploitations paysannes et, d’autre part, par
les pertes d’eléments minéraux entrainés dans les eaux de drainage et de
ruissellement.
12
2.2. Le Milieu humain
Au dernier recensement (1988) la population de la région de Kaolack
était estimée à 805447 habitants.
Cette population, composée de divers
groupes ethniques (wolof, sérère, peulh, bambara etc...), est inégalement
répartie aussi bien entre les groupes d’ages que sur le plan spatial. C’est ainsi
que les moins de 20 ans représentent 60% de la population et la densité
moyenne varie d’un département à un autre. La densité est de “105 habitants
/km2 à Kaolack, 82 habitants/km* à Nioro et 28 habitants/km* à Kaffrine. La
population est a majorité rurale (78% de la population). L’agriculture et
I’elevage restent les activités dominantes.
Cette présentation du milieu nous a permis d’avoir une idée sur
l’environnement bdaphique et humain dans lequel Piliosfigma reticulafum se
trouve. Le chapitre suivant devrait nous éclairer sur l’importance de I’espece,
sa repartition dans la zone et ses relations avec les arbres.
13
CHAPITRE 3
Pilios tigma re ticula tum
3.1. Caractéristiques botaniques
Piliostigma reticulatum appartient à la famille des légumineuses
Caesalpiniaceae. Les synonymes sont: Bauhinia reticulata DC, Bauhinia gabra
A. Chev., Bauhinia glauca A. Chev.
3.2. L’espèce
La description sommaire de l’espèce, donnée dans le chapitre, s’appuie
sur les travaux réalisés par von Maydell, (1983). Piliostigma reticulatum est en
général un arbuste, occasionnellement un arbre avec une cime touffue et
ronde. On rencontre l’espèce dans les vallées et dans les jachères, formant
souvent des fourrés. On trouve l’espèce au bord des mares, des cours d’eau
temporaires, sur des terrains périodiquemem inondés ou sur des sables
humides. Piliostigma reticulatum colonise divers types de sols: sableux,
latéritiques et argileux. Pendant la saison sèche, l’espèce produit des rejets
qui atteignent une hauteur de 50 à 75 cm et dont le diamètre de houppier varie
de 100 à 150 cm. Son écorce est gris fonce à brune, fibreuse et liégeuse, à
tranche rouge fonce.
Les feuilles sont persistantes, gris vert, glabres et
coriaces, de 6 à 12 cm de long sur 4 à 8 cm de large.
3.3. Présentation de I’espéce dans le parc à Cordy/a pinnata
Deux champs de paysans, représentatifs du parc étudié, ont été
choisis dans la communauté rurale de Paoskoto, département de Nioro, région
de Kaolack. Une cartographie du site (Figure 1) permet de présenter la
distribution spatiale des peuplements de P. reticulatum et de C. pinnata. Les
quatre plants par quartile de Piliostigma reticulatum indiqués ont été choisis
pour une evaluation de la biomasse produite par an sur le site d’étude.
14
400.00
350.00
300.00
?? Quartiles de Piliostigma ret.
Piliostigma reticulatum
250.00
?? Cordylla pinnata
200 00
Echelle: 1/3000
0.00
-50.00
0.00
50.00
100.00
150.00
2 0 0 . 0 0 2 5 0 . 0 0 3 0 0 . 0 0
Figure 1. Représentation schématique du parc à Cordyla pinnafa à Paoskoto.
15
Ces deux champs, contigus, font chacun 2 ha et se distinguent par le précédent
cultural. Le premier champ a l’arachide comme précédent cultural tandis que le
second a le mil comme précédent cultural.
Le premier champ comporte 6 Cord~/a pinnata soit une densité de 3
arbres par ha alors que le deuxième champ a 4 Cordyla pinnata, soit une
densité de 2 arbres par ha. La hauteur moyenne des arbres est de 1540 m
avec un diametre moyen de 0,87 m à 1,30 m du sol, pour le champ sur
précédent arachide. Sur précédent mil, la hauteur moyenne des arbres est de
18,70 m avec un diamétre moyen de 0,94 m à 1,30 m du sol. L’écartement
entre deux arbres varie entre 15 et 90 m tous champs confondus.
Piliostigma reticulatum a un peuplement de 502 arbustes, soit 251 par ha
sur le premier champ et 766, soit 383 arbustes par ha sur le second champ.
L’écartement entre deux arbustes varie entre 4,20 et 12,50 m pour le premier
champ et 4,lO et 15,30 m pour le deuxième champ.
3.4. Mode de gestion et développement de l’espèce en fonction de la culture
Le mode de gestion de l’espèce dépend de la culture à mettre en place.
Si lors du débroussaillage, les plants de Piliostigma reticulatum sont coupés en
même temps, quelque soit la culture envisagee (arachide ou mil), leurs rejets
pendant l’hivernage sont par contre coupées en autant de fois qu’il y a de
sarclages. En général, deux sarclages sont réalisés pour le mil et trois pour
l’arachide. Des observations sur la production de biomasse de Piliostigma
reticulatum ont été réalisées juste avant que les paysans ne procèdent au
débroussaillage des parcelles de cultures. Ces observations ont mis en
évidence un développement végétatif plus important de P. reticulafum sur
précédent arachide que sur précédent mil (Tableau 3.1). L’effet positif du
précédent arachide porte sur la biomasse produite, la teneur en eau de cette
biomasse et le diamètre du houppier.
Par contre, la hauteur de la tige
principale n’est pas affectée par le précédent mil. Ces différences sont
suffisamment importantes pour suggérer le choix des sites en fonction du
préc6dent cultural.
16
Tableau 3.1. Caractéristiques dendrométriques de Pihosfigma reticulatum en
fonction du précédent cultural
_,Y,.. sey -1,-1 1.1._1 -= ..-F1-.~ .-.~..*-.--l-..l~Y _.. .~...‘. .I‘... .-X~->Y-I^.NI”. .~ ,<..< _~-,~.,_ .,- *. “_
_ _-<, _..~ ,.-. ^.,-il
Précédent ICultural
*Biomasse
“Diamètre
*Hauteur
*Humidité 1
anhydre (g)
houppier (m)
tiges (cm)
(%)
i
Arachide
1724,O
1,67
106,O
62,6
1
Mil
811,O
132
102,o
57,4
i
*Moyenne sur 16 plants représentatifs; -moyenne sur 192 mensurations sur le
terrain
3.5. Enquêtes socio-économiques
3.5.1. Objectifs de l’enquête
L’objectif de l’enquête était de déterminer le niveau d’appréciation que
les paysans producteurs ont de Piliosfigma reticulafum et de ses effets sur la
gestion des ressources naturelles.
3.5.2. Méthodologie
L’enquête socio-économique a été conduite dans trois villages’,
Diamaguène, dans la communauté rurale de Paoskoto, Loyenne, dans la
communauté rurale de Wack Ngouna et Mboss, dans la communauté rurale de
Latmingué. Le choix de ces villages a été déterminé par l’importance des parcs
à Cordyla pinnata et des peuplements de Pihosfigma reficulatum. L’enquPte a
concerné 45 chefs d’exploitations, répartis dans ces trois villages.
Cet
échantillon a été soumis à un questionnaire dont nous présentons ici les
résultats partiels portant sur l’importance que les paysans accordent à l’espèce
dans la gestion des ressources naturelles.
3.5.3. Résultats et discussions
L’enquête socio-économique a révélé, qu’après Cordy/a pinnata,
Pihosfigma reficulafum et Acacia albida sont respectivement les 2”“” et 3”
espèces ligneuses importantes que les paysans souhaitent conserver dans les
champs de case. Dans les champs de brousse, Piliosfigma reticulatum vient
17
aussitôt après Cordyla pinnafa comme espece ligneuse conservée par les
paysans.
Parmi les espèces que les paysans préfèrent avoir dans leurs
champs, en association avec les cultures, Pi/iosfigma reficulafum (35,6 %) est
troisième après Cordyla pinnafa (66,7%) et Acacia albida (48,9%). les raisons
évoquées sont liées pour le C. pinnafa, à une production de fruits très
appréciés dans l’alimentation humaine, et pour A. albida, à des qualités
fertilisantes et fourragères hautement appreciées par les populations. Les
paysans admettent que Piliosfigma reficulafum, comme Acacia albida et Cordyla
pinnata, peut jouer un role très important dans la fertilisation des terres et dans
leur protection contre l’érosion hydrique et/ou éolienne. Pour accroitre les
peuplements de Pihosfigma reficulafum, les paysans préconisent la pr’otection
des jeunes pousses, tout en évitant autant que possible de les recéper. II est
souhaitable que l’écartement entre deux Piliosfigma reficulafum soit de 1 A 5 m
pour avoir une densité optimale dans les champs. Pour Cordyla pinnata,
I’ecartement souhaité est de 5 à 20 m. Cependant, ces écartements paraissent
surestimés car, ils engendreraient des densités pouvant aller jusqu’à 10000
pieds par ha pour Piliosfigma reficulafum et 1000 pieds par ha pour Cordyla
pinnafa.
Ces densités sont incompatibles avec les pratiques culturales
actuelles. Nos observations sur le site ont montre que l’écartement entre deux
piliosfigma rethdafum varie entre 4,20 et 1530 m et que la densité moyenne
de Cordyla pinnafa est de 3 arbres par ha.
Les paysans trouvent que le
peuplement de Pihosfigma reficulafum, malgré leur diminution par rapport aux
années antérieures, est encore abondant dans les champs. La mécanisation
des sarcle-binages, selon eux, est la principale cause de la diminution des
peuplements de Piliostigma reficulatum.
Beaucoup de paysans pensent par
conséquent qu’en protégeant les jeunes pousses au moment des sarclages, ils
peuvent arriver à augmenter les peuplements. Quant au mode de gestion, la
coupe pendant la période de préparation du sol (mi-avril - juin), est largement
dominante comparée au dessouchage qui est tres peu pratiquée & present. La
fumure minérale, sous forme de cendres apr&s brûlis, est le sous-produit le
plus important que les paysans tirent de la gestion. Le cordage pour la
réfection des palissades, des cases et pour attacher les récoltes, est également
un sous-produit tiré de l’espèce. L’utilisation de FWostigma ret’iculafum suivant
ses composantes a montré que:
- les feuilles sont principalement destinées à la fertilisation des terres, à
l’alimentation du bétail et à la pharmacopée;
- les tiges servent de bois de feu et de piquets;
- les racines sont utilisées comme cure-dents;
- l’écorce est utilisée pour la confection des cordes;
- les jeunes pousses, sont utilisées pour la fumure minérale.
L’effet de Piliostigma reticulafum sur la fertilité du sol se traduit, selon eux, par
le bon comportement des cultures comme l’arachide, le mil et à un degré
moindre, le niébé, sous le houppier de l’arbuste.
Les informations recueillies au cours de l’enquête sont autant d’éléments
qui prouvent que Piliostigma reficulafum joue un rôle très important dans le
terroir. En plus, des usages multiples que les paysans en font, l’espèce
contribue fortement à l’amélioration de la productivité du milieu.
CHAPITRE 4
DECOMPOSITION DE Piliostigma reticulafum
4.1. Objectifs
Les O;bjectifs de cette étude sont les suivantes:
i) déterminer la vitesse de décomposition des résidus de P. reficulatum aussi
bien en milieu réel qu’en conditions contrôlées;
ii) déterminer l’impact de la composition chimique et les caractéristiques
physiques des résidus de P reticulatum sur la décomposition;
iii) évaluer l’effet du précédent cultural sur la vitesse de décomposition;
iv) élaborer des propositions de mode de gestion pour améliorer ces sols.
4.2. Matériels et méthodes
4.2.1. Le sol
Un sol deck dior, sablonneux, ferrugineux tropical lessivé a été utilisé.
Ce sol a été prélevé, (horizon O-10 cm), dans un champ de paysan à Paoskoto,
région de Kaolack. Le champ est une entité du parc à Cordyla pinnafa. Le sol
a eté séché à l’air, broyé et passé à travers un tamis à mailles de 2 mm de
diamètre.
4.2.2. Le matériel véaétal
Les résidus de Piliostigma reficulafum, composés de la biomasse
aérienne et des racines, ont été prélevés dans deux champs de paysans qui se
distinguent par le précédent cultural.
Nous entendons par résidu toute
composante feuille, tige ou racine de Piliostigma reficulafum utilisée pour
l’expérimentation. Le premier champ avait l’arachide comme précédent cultural
tandis que le deuxiéme champ avait le mil comme précédent cultural. La
biomasse aérienne une fois prélevée, fut séparée en feuilles et tiges. Les
differents residus ainsi obtenus ont été séchés a l’air libre.
4.2.3. Analvses phvsico-chimiques du sol
Une caractérisation sommaire de la fertilité du soi du site d’étude a été
réalisée. Les pHeau et pHkcl, le carbone total par méthode Walkley modifiée
(Dugain et al., 1961), l’azote total par la méthode Kjeldahl et la texture ont été
analysés sur le sol.
4.i2.4. Analyses chimiques des résidus de Piliostiama reticuiafuum
Avant l’expérimentation, les résidus ont été analysés en carbone
organique total, azote total, sucre simple (fructose), hémicellulose, lignine et
phénols. C et N totaux ont été mesurés par combustion sèche (Leco, Modèle
CHN-600); le fructose (Davis et Gander, 1967) a été déterminé par calorimétrie
et enfin, I’hémicellulose, la lignine et les composés phénoliques ont été
mesurées par l’analyse séquentielle des fibres (Goering et van Soest, 1970).
4.2.5. Mesure de la perte de masse des résidus de /? reficulafum au champ
Feuilles, tiges et racines ont constituées les trois traitements des types
de résidus pour cette expérimentation. Un échantillon composite de chaque
type de résidu, d’une masse de 100 g séché à l’air libre, a été placé dans un
sac en polyéthylène, à mailles de 2 mm. La dimension du sac est de 25 cm x
25 cm. Les échantillons ont été enfouis à 10 cm dans le sol, suivant un
dispositif factoriel 3 x 2 avec le type de résidu comme parcelle principale et le
précédent cultural comme parcelle secondaire, le tout répété 3 fois. Le
prélèvement des échantillons a eu lieu une fois par mois, sur une période de 8
mois. A chaque prélèvement destructif, l’échantillon a d’abord été séché à
I”&uve à 50°C pendant 48 h. Ensuite, il a été enlevé du sac et traité de la
morne manière que l’échantillon de l’expérimentation en conditions contrôlées,
pour déterminer la perte de masse.
4.;!.6. Perte de masse des résidus de P. reticu/afum en conditions contrôlées
L’expérimentation a consisté en un dispositif de bloc complètement
randomisé, répété trois fois. Les six traitements comprennent trois types de
résidus (feuilles, tiges et racines) combinés aux deux précédents culturaux.
21
Les tiges ont été coupées en sections de 4 à 5 cm de long.
Un échantillon
composite de 5 g de résidu a été étalé sur IOOg de sol, séché à l’air puis
recouvert à nouveau par 100 g du même sol, le tout dans une cuvette en
polyéthylène de 15 cm x 9 cm x 3 cm
Le sol a été humecté jusqu’à une
humidité correspondante à 333 hPa de potentiel hydrique, représentant 60% de
la capacité de rétention en l’eau plus 3 fois la masse de résidu (Myrold et al.,
1981). Après avoir ajouté la quantité appropriée d’eau, la cuvette a été
recouverte avec un couvercle perforé pour faciliter l’aération.
Ensuite, les
échantillons ont été incubés à 30°C -t IOC, dans une étuve. Cette température
constitue la température moyenne annuelle à Nioro.
Les échantillons ont
ensuite été prélevés après 3, 7, 14, 28, 56 et 84 jours d’incubation pour
mesurer la perte de masse. A chaque prélèvement destructif, l’échantillon a
été séché à l’étuve, à 50°C pendant 48 h. Les résidus ont ensuite été
soigneusement lavés pour enlever les particules de sol, et remis à l’étuve pour
sécher à nouveau à 50°C pendant 48 h. Les échantillons ont été pesés et
placés dans des creusets en porcelaine pour une calcination à 500°C pendant
3 h, en utilisant un four à moufle. Après calcination, le poids des cendres de
résidu, supposées faire partie du sol originalement, a été soustrait du poids de
résidu avant calcination.
4.2.7. Coefficient fk) entre la surface spécifique et la masse de P. reficulatom
La relation entre la surface spécifique du type de résidu et sa masse au
cours de la décomposition, représentée par une valeur k, est un coefficient dont
la dimension est en ha kg-‘.
Ce coefficient renseigne sur la capacité de P.
retbdafum à se décomposer tant du point de vue de sa surface spdcifique que
de sa masse. Les surfaces spécifiques des feuilles et tiges ont été mesurées
en utilisant un planimètre digital (Modèle Ottplan 700/710, A. OTT GMBH,
Kempten, Deutschland).
L’équation utilisée pour calculer le coefficient (k) (Gregory, 1982) est la
suivante:
C = 1 _ eekm)
22
avec:
C étant la fraction de résidu non décomposé pour couvrir la surface du sol
m est la masse (kg ha-‘) de résidu présent en surface
k, un coefficient, peut être dérivé de l’équation suivante:
k = - log(l-C) / m
4.2.8. Analvses statistiques
L’analyse statistique des données a été faite en utilisant le MSTAT-C,
Version 1 (MSTAT-C, 1991, Michigan State University, Ml). Les comparaisons
entre traitements ont été faites selon la méthode des tests à multiples rangs de
Duncan.
4.3. Résultats
4.3.1. Caractéristiques phvsico-chimiques du sol
Les résultats d’analyse (Tableau 4.1) montrent que le sol est sableux,
faiblement acide et pauvre en matière organique et en azote total.
Table 4.1 Caractéristiques physico-chimiques du sol
4.3.2. Composition chimique de Piliosfiama reficulafum avant la décomposition
4.3.2.1. Carbone total
Des differences significatives ont été observées sur les teneurs en
carbone organique total, azote total, sucre simple, hémicellulose et lignine
aussi bien pour le type de résidu que pour le précédent cultural (Tableau 4.2).
Les teneurs en composés phenoliques par contre, ne sont pas statistiquement
differentes. Pour les résidus de Pdiosfigma reficulafum prélevés sur précédent
23
arachide, les feuilles ont des concentrations en carbone total de 10 et 11% plus
faibles que les tiges et racines respectivement. Quant à Piliostigma reticulatum
prelevé sur précédent cultural mil, les feuilles ont 5% moins de carbone total
que les tiges et 15% moins que les racines. Entre les deux précédents
culturaux, les teneurs en C total des feuilles et des tiges de Piliostigma
reticulatum ont été plus élevées sur précédent arachide alors que celles des
racines étaient supérieures sur précédent mil.
4.3.2.2. Azote total
Les teneurs en azote organique total (Tableau 4.2) présentent des
différences très significatives entre feuilles, tiges et racines de P. reticulatum.
Sur précèdent arachide, les feuilles de P. reticulatum ont une concentration en
azote supérieure de 84% à celles des tiges et de 119% à celles des racines.
Sur précédent mil, les concentrations en azote des feuilles sont de 60% plus
élevées que celles des tiges et de 70% que celles des racines.
Entre les deux
rotations, les différences ne sont pas significatives. Cependant, les teneurs en
azote des feuilles de P. reticulatum sur précédent arachide sont supérieures de
12% à celles des feuilles de P. reticulatum sur précédent mil.
Les tiges de P,
reticulatum sur précèdent mil ont des teneurs en azote légèrement supérieures
à celles des tiges de P, reticulatum sur précédent arachide, alors que les
racines de P. reticulatum sur précèdent mil sont de 11% plus élevées en azote
tNot,al que les racines de P, reticulatum sur précédent arachide.
4.3.2.3. Fructose
Les concentrations moyennes en fructose (Tableau 4.2) des tiges de P.
reticulatum sur précédent arachide sont supérieures de 63% à celles des
feuilles de P. reticulatum tandis que les racines sont de 118% plus élevées que
les feuilles de Pdiostigma reticulatum.
Sur précédent mil, les tiges de P.
reticulatum sont plus riches en fructose (+ 88%) que les feuilles alors que les
racines sont de 110% plus élevées que les feuilles de P. reticulatum.
24
Table 4.2. Composition chimique initiale des résidus de Piliosfigma reticulatum
prélevés au niveau des deux champs d’arachide et de mil.
Précédent Type de C Total N Total Fructose Hémicellulose Lignine Phénol
Cultural
Résidu
g kg”
Arachide
Feuilles 482.7 d 13.8 a’
18.7 d
22.4 e
241.5 c
0.78 a
Tiges
529.0 b
7.5 b
30.4 c
62.1 c
220.0 d
0.38 a
Racines 535.7 b
6.3 b
40.8 a b
96.4 b
264.4 b
0.43 a
Mil
Feuilles 474.0 e 12.3 a
20.1 d
51.4 d
247.2 c
0.71 a
Tiges
500.0 c
7.7 b
37.7 b
90.0 b
228.4 d
0.35 a
Racines
545.4 a
7.0 b
42.3 a
123.0 a
293.8 a
0.43 a
‘Les valeurs suivies de la même lettre entre les types de résidus ne sont pas
statistiquement différentes selon le test multiple de Duncan à P = 0.05.
Entre précédents culturaux, les feuilles de Piliostigma reticulatum sur
précèdent mil sont seulement de 7% plus élevées en fructose que les feuilles
sur précèdent arachide, tandis que les tiges sur précédent arachide
contiennent 24% moins de fructose que celles sur précédent mil. Par contre,
les racines sur précédent mil contiennent seulement 4% de plus en fructose
que les racines de P. reticulatum sur précédent arachide.
4.3.2.4. Hémicellulose
L’hémicellulose (Tableau 4.2) est la composante chimique présentant le
plus de différence entre les types de résidus de Pihosfigma reficulatum. C’est
ainsi que sur précédent arachide, les racines de P. reticulatum ont des teneurs
en hémicellulose supérieures de 330% et 55% que celles des feuilles et des
tiges respectivement. Sur précédent mil, les racines de Piliostigma reticulatum
ont des teneurs 139% plus importantes que les feuilles et 37% plus élevées
que celles des tiges. Entre les deux rotations, les feuilles de P. reticulatum sur
précédent mil contiennent 129% plus d’hémicellulose que les feuilles de P,
reticulatum sur précédent arachide, alors que les tiges sur précédent mil en
contiennent 45% de plus que les tiges sur précédent arachide. Les racines de
25
P. reficulafum sur précédent mil sont plus riches que celles sur précédent
arachide (+ 28%).
4.3.2.5. Lignine
Sur précédent arachide, les feuilles de P. reticulatum ont 10% plus de
lignine (Tableau 4.2) que les tiges et 9% moins que les racines. Les racines de
Pihosfigma reficulafum contiennent 20% de lignine de plus que les tiges de P.
reticulafum. Sur précédent mil, les feuilles de Pdiostigma reficxdafum ont 8%
plus de lignine que les tiges et 19% moins que les racines. Les teneurs en
lignine des feuilles et des tiges sont très comparables pour les deux précédents
culturaux (2%). En revanche, les racines sur précédent mil ont une teneur en
lignine supérieure de 11% à celle des racines sur précédent arachide.
4.3.2.6. Composés phénoliques
Bien que les moyennes ne soient pas statistiquement différentes, les
teneurs en composés phénoliques (Tableau 4.2) des feuilles de P. reficulafum
sur précédent arachide sont 2 fois plus élevées que celles des tiges et 81*X1
plus élevées que celles des racines sur précédent arachide. Sur précédent mil,
les feuilles de P. feticulafum ont des concentrations 105% et 65% plus riches
en phénols que les tiges et racines de P. reticulatum respectivement. Entre
précédents culturaux, les feuilles de P. reticulatum sur précédent arachide
contiennent 10% plus de phénols que les feuilles de P, reticulatum sur
précédent mil. Les tiges de P. reticulatum sur précédent arachide détiennent
9% plus de phénols que les tiges de P. reticulatum sur précédent mil.
4.3.3. Décomposition de Piliosticrma reticulatum au champ
4.3.3.1. Analyse de variante
L’analyse de variante des données split plot, a été faite suivant les
dates de prélèvement (Tableau 4.3). Ainsi nous observons des différences
hautement significatives entre les types de résidus pour l’ensemble des
prélévements sauf pour les dates de prélévement 1 et 3. Les vitesses de
décomposition au niveau des tiges et racines de P. reticulatum sont nettement
26
plus élevées que celle des feuilles. En outre, l’effet du précédent mil sur la
vitesse de décomposition des résidus a été plus important que celui du
précédent arachide à l’exception des dates 1, 7 et 8. II n’y a pas eu
dYnteraction entre les types de résidus et le précédent cultural.
Tableau 4.3. Analyse de variante sur la perte de masse au champ des résidus
de P. reficulatum en fonction du précédent cultural
Sources de DL
Niveau des
P>F
variation
facteurs
Dl D2 D3
D4
05 D6 D7 D8
Bloc
2
ns *
ns ns ns ns ns ns
Feuilles
Type de 2
Tiges
ns
*
ns
* *
*x
*
w
Irésidu (R)
Racine
I>récédent
1
Précédent
ns
*it
w
e
M
n
ns
ns
arachide
(xltural (P)
Précédent mil
RxP
2
ns ns ns ns ns
*
ns ns
D L = degré de liberté; Dl . ..D8 = dates du premier au huitième prélèvement;
* = significatif à 5%; ** = significatif à 1%.
4.3.3.2. Evolution de la perte de masse au champ
La perte de masse observée sur les résidus s’est opérée en trois phases
et à des vitesses différentes.
C’est ainsi que reticulafum sur précédent
arachide, (Fig. 2a), dans une première phase de décomposition, les tiges
accusent une plus importante perte de masse (- 42%) suivie des racines
(- 28%) et enfin des feuilles (- 25%). Durant la deuxième phase dont le début
est matérialisé par la fin de la première phase, la cinétique est inversée. Ainsi,
27
les mêmes tiges ont perdu 18% de leur masse résiduelle, les feuilles 30% et
les racines 39%. La troisième phase de décomposjtion a montré que les tiges
avaient perdu 17%, les feuilles 8% et les racines 13% de leur masse résiduelle.
Sur précédent mil, tiges et racines (Fig. 2b) ont eu la même perte de
masse, 42%, durant la première phase de décomposition.
Par contre, les
feuilles n’ont perdu que 32% de leur masse. Durant la deuxième phase, les
racines ont accusé plus de perte de masse (39%) que les tiges et les feuilles
(32%). Au terme de la troisième phase, les pertes de masse étaient de 8%
pour les feuilles, 12% pour les tiges et 3% pour les racines.
Les feuilles de P. reticulatum sur précédent arachide (Fig. 3a) n’ont pas
présenté une perte de masse statistiquement différente de celle des feuilles de
P. reticulatum sur précédent mil (31%) durant la première phase de
décomposition.
Par contre, durant la seconde phase, sur précédent mil, les
feuilles de P. reticulatum se sont mieux décomposées, (34%) que les feuilles
de P. reticulatum sur précédent arachide, (20%). La troisième phase de
décomposition a montré que les feuilles de P. reticulatum sur précédent mil
étaient légèrement moins dégradées, (6%) que celles sur précédent arachide,
(12%). Les tiges de Piliostigma reticulatum, sur précédent arachide et sur
précédent mil (Fig. 3b), ont eu les mêmes pertes de masse, (42%), durant la
première phase de leur décomposition. Par contre, à la deuxième phase, une
différence très significative a été notée entre les tiges de P. reticulatum sur
précédent mil, (35%), et les tiges sur précédent arachide, (22%). La troisième
phase a montré une dégradation de 8% pour les tiges sur précédent mil et 14%
pour les tiges sur précédent arachide. Une très nette différence de perte de
masse (Fig. 3c), entre les racines sur précédent mil, (42%), et les racines de P.
teticulatum sur précédent arachide, (28%), a été enregistrée durant leur
Premiere phase de décomposition.
Durant la seconde phase, toutes ces
racines de P. reticulatum ont montré la même allure de dégradation, 40 et 39%
pour les racines sur précédents mil et arachide respectivement. La troisième
phase a montré une stagnation dans la décomposition des racines de
Piliostigma reticulatum sur précédent mil (3%), et une décomposition continue
des racines sur précédent arachide (13%).
2 8
90
??
Feuille
8 0
p Tige
0
Racine
Durée d’Enfouissement (mois)
(a)
90
??
Feuille
8 0
n Tige
711
o Racine
,-
6 0
5 0
4 0
qn i
T
v.
JU r
.L5 i. !t
LU r
10 t
01
I
I
I
I
1
I
I
I
317197 3B 39 WI0 3/11 3/l2 3nrRB 32
m
Durée d’Enfouissement (mois)
(W
Figure 2. Décomposition des résidus de P. reticulatum en milieu
réel, sur précédent arachide (a) et sur préoédent mil (b).
29
g IOOQ-
?? Feuille (pnkédent arachide)
0 Feuille (prlxcédent mil)
80
-l
9 Tige (précédent arachide)
70
@ Tige (précédent mil)
60
01
I
I
I
I
I
I
1
I
2n9.7 38 3F3 iv10 Y11 Y12 YIF 3l2 2B
3/7197 38 34 â110 Y11 Y12 Y1198 a2 2l3
Durée d’Enfouissement
(mois)
Durée d’Enfouissement
(mois)
(a)
08
9 0
Racine (prkédent arachide)
*
80
Racine (précédent mil)
70
70 -
60
60 -
50
50 -
40
40 -
30
30 -
20
20 -
10
10 -
0
I
I
I
I
1
I
I
I
3m97 zm
zm 3B 600
600 3/11 Y12
3/11 Y12 cv1196 322
322 2/3
Durée d’Enfouîssement
(mois)
w
Figure 3. Effet du précédent cultural sur la décomposition de
Piliosfigma reticulafum en milieu réel
30
4.3 4 Décomposition de Piliost[oma reficulatum en conditions contrôlées
4.3.4.1. Analyse de variante
L’analyse de variante (Tableau 4.4) montre des différences très
significatives entre les traitements. En effet, pour l’ensemble des traitements,
la vitesse de décomposition des feuilles est plus importante que celles des
tiges et racines.
Tableau 4.4. AnaJyse de variante sur la perte de masse au laboratoire de /?
reticulatum en fonction du précédent cultural.
Sources
D L
Niveau des facteurs
P>F
d e
variation
Dl D2
D3 D4 D5 D6
Bloc
2
ns
ns
ns ns ns ns
Feuille x précédent arachide
Tige x précédent arachide
? ? ?
? ?
? ?
? ?
? ?
? ?
TRxPC
Racine x précédent arachide
Feuille x précédent mil
Tige x précédent mil
Racine x précédent mil
IL = degi
berté; TR x PC = traitement combiné: résidu/précédent cultural;
ns = non significatif; ** significatif à 1%.
4.3.4.2. Perte de masse de Pïhosttigma reticulatum en conditions controlées
Durant la première phase de décomposition, la perte de masse des
feuilles a été 28% plus importante que celle des racines (14%) et des tiges
(12%) (Fig. 4a). Au terme de la deuxième phase et sur précédent arachide, les
feuilles ont présenté 21% de perte de masse, les tiges 7%, et les racines 3%.
Sur précédent mil, (Fig. 4b), la perte de masse des feuilles a également
été beaucoup plus élevée, (28%), que celle des tiges et des racines, (15%),
durant la première phase. Pendant la deuxième phase, les feuilles ont perdu
7% de leur masse alors que les tiges et racines ont seulement perdu 3%.
31
A la troisième phase, les feuilles avaient 13% de perte de masse alors
que les tiges et les racines ont perdu 10 et 14% de leur masse. Les feuilles de
Piliosfigma reticulafum sur précédent mil (Fig. 5a), se sont décomposées de la
meme manière! (28%), que celles de Piliosfigma reficulatum sur précèdent
arachide, durant la première phase. Lors de la seconde phase, les feuilles sur
précédent mil se sont décomposées pour 7% et les feuilles sur précédent
arachide pour 21%.
Au cours de la troisième phase, les feuilles de P.
reticulatum sur précédent arachide, ont perdu 3%, de leur masse tandis que
celles de Piliostigma reticulafum sur précédent mil en perdaient 11%.
Les tiges de Piliostigma reficulatum (Fig. 5b) n’ont pas présenté de
difdérence statistique en décomposition, 15 et 13% pour les tiges de P.
reticulafum sur précédents mil et arachide respectivement, au cours de la
première phase,
A la deuxième phase, la vitesse de dégradation des tiges a été la même,
(2%}, pour les deux précédents culturaux. A la troisième phase, on a
enregistré une perte de masse non significative de 12% des tiges pour le
précédent mil et 10% pour le précédent arachide.
Les racines de P. reficulatum (Fig. 5c) ont presenté la même perte de
masse, (15%), à la première phase. La deuxième phase n’a également pas
révélé de différence significative, 5 et 3% pour précédents mil et arachide
respectivement, tandis que la troisième phase a donné 12% pour le précèdent
mil et 17% pour le précédent arachide.
4.35. Evolution du coefficient (k) au cours de la décomposition
La figure 6a montre une ascendance remarquable du coefficient k pour
les feuilles de Piliostigma reficulatum sur le précédent arachide, alors que le
coefficient des tiges de Piliosfigma reticulafum n’a pas augmenté. Le même
phénomène a été observé sur le précédent mil (Fig. 6b).
32
‘g 100
&
- 90
‘Z
g
80
E
0 70
a
u
0
6 0
c
c
?? Feuille
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Durée d’incubation (jours)
?
Feuille
0
10 2 0 30 4 0 50 6 0 7 0 8 0 90
Durée d’incubation (jours)
w
Figure 4. Décomposition des résidus de /? reficulafum en milieu contrôlé,
sur précédent arachide (a) et sur precédent mil (b).
33
6 0 t
. Tige (précédent arachide)
??
Feuille (précédent arachide)
?? Tige (précédent mil)
0
1 0 2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
0
10
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
Durée d’incubation (jours)
Durée d’incubation (jours)
(a)
(b)
9
3
?
g
4 0 -
Racine (préc6dent arachide)
e!
3 0 -
Q
Racine (précédent mil)
a
j ‘11, , , , , I , , 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Du& d’incubation (jours)
w
Figure 5. Effet du précédent cultural sur fa décomposition des
résidus de Piliosfigma reticulafum en milieu contrôlé.
34
4.4. Discussions,
m<e de masse de P. reticulafum au champ
Les vitesses de décomposition pour tous ces types de résidus de
Piliostigma reficulafum (Figures 2a, 2b, 3a, 3b et 3c) suivent une courbe
cinétique exponentielle caractérisant 3 phases pour lesquelles les vitesses de
dégradation sont différentes.
La rapide perte de masse pendant la phase
initiale (1 mois) est probablement due à la disponibilité de l’azote total, ou du
carbone soluble, sous forme de sucres extractibles, ou la combinaison des
deux en concentrations assez élevées (Tableau 4.2). A cette phase de la
décomposition, la perte de masse a exhibé une dépendance linéaire par
rapport à la composition chimique des résidus. La disparition rapide de ces
composés solubles que sont l’azote et le carbone est probablement liée à une
rapide reprise de l’activité biologique de la pédofaune qui aurait ainsi augmenté
la vitesse de dégradation.
Aussi pensons-nous que le carbone soluble et
l’azote dans les résidus de P. reticulatum pourraient fournir l’énergie initiale et
les nutriments nécessaires pour activer les agents de la pédofaune
responsables de la décomposition des composés qui suivent. La phase de
ralentissement dans le processus de perte de masse au champ, entre la fin du
premier mois et la fin du 3- mois, serait la période durant laquelle
I’h6micellulose est la principale fraction disponible pour la pédofaune. Au fur et
à rnesure que la décomposition se poursuit, la perte de masse diminue suivant
une courbe exponentielle, certainement due au changement de la composition
chiimique des résidus de P. reticulafum disponibles à la pédofaune.
Nous
pensons d’ailleurs que durant cette phase, la vitesse de décomposition de P.
reikulafum est essentiellement fonction de la vitesse à laquelle la fraction
d’hémicellulose disparaît car, il n’y a probablement plus d’azote, ou de carbone
soluble pour maintenir l’activité biologique à un niveau élevé.
Alexander,
(1977)’ soulignait que la dégradation de I’hémicellulose devient très importante
lorsque l’environnement est aérobie et que des nutriments minéraux, dont
l’azote, existent.
Au bout de quatre mois, le reste des r&idus de P. refhdafum entre dans
la troisième et dernière phase du processus de décomposition. A cette étape,
35
les résidus difficilement dégradables prédominent dans le substrat. La tignine
et les composés phénoliques, connus comme étant récalcitrants à la
biodégradation, sont certainement les composantes majeures disponibles qui
continuent cependant de disparaître. Leur vitesse de décomposition est
influencée, entre autres facteurs, par la température et la disponibilité en azote
(Sarkanen et Ludwig, 1971). En plus, ils sont probablement décomposés par
des micro-organismes en croissance relativement lente (Witkamp et van Der
Drift, 1963). En conséquence, la perte de masse de P. reM&fum devient
quasi stagnante pour le reste de la décomposition.
Les tiges de Pdiostigma reticulatum sur précédent arachide ont montré
une perte de masse plus importante que les racines et feuilles, dans la
première phase. Ceci est dû à une teneur en C soluble plus élevée et une
concentration assez élevée d’azote. Durant la deuxième phase, la perte de
masse considérable notée au niveau des racines est probablement due à une
concentration en hémicellulose plus élevée. Par contre, la faible performance
des feuilles pourrait être expliquée par des teneurs faibles en C soluble, en
hémicellulose et des concentrations assez élevées en lignine et composés
phénoliques. Des teneurs faibles en lignine combinées à un rapport (k) élevé
entre la surface Spécifiqu#e et la masse (Fig. 6b) confèrent à la pédofaune un
meilleur accès au C soluble (Collins et a/., 1990; Jensen, 1994). Dans le cas
des feuilles de Pihostigma reticulatum, le rapport k est assez élevé mais la
concentration en C soluble est relativement faible, ce qui pourrait expliquer la
faible décomposition au niveau des feuilles. Les observations faites sur les
rés’idus de P. reticulatum sur précédent arachide sont valables pour les résidus
de P. reticulatum sur précédent mil.
A chaque phase de la dégradation de Piliostigma reticulatum,
correspond une vitesse de décomposition soutenue par la qualité et la
disponibilité des nutriments à la pédofaune. Cette qualité est reflétée par la
concentration des composés chimiques et la nature physique du résidu. En
effet, la composition chimique et les caractéristiques physiques des résidus
dét.erminent la capacite des micro-organismes à assimiler ces résidus. Cette
composition chimique des résidus constitue egalement un important régulateur
36
de la décomposition (Knapp et al., 1983). Dans cette étude, trois pools
peuvent être définis car représentant les trois différentes phases de la
cinétique de perte de masse: un premier pool constitué par l’azote et le
carbone soluble sous forme de sucre simple (fructose); un deuxième pool
esSsentiellement
constitué par I’hémicellulose et un troisième pool comprenant
la lignine et les composés phénoliques. Nos résultats sont similaires à ceux de
Parr et Papendick, (1978); Knapp et a/. , (1983); Stott et a/., (1986); Stroo et ai.,
(1989); Collins et a/., (1990); Jensen, (1994). Pour le premier pool, l’azote est
necessaire pour la synthèse des acides aminés, des nucléotides et d’autres
composés par les micro-organismes ou la pédofaune. Cette même pédofaune
a besoin d’une source de carbone pour construire leurs biomolécules à base de
carbone. Dans le deuxième pool cependant, I’hémicellulose, un hydrate de
carbone non structurel, deuxième en quantité après la cellulose, représente
unje source importante d’énergie et de nutriments pour la pédofaune. La lignine
et les phénols, constituants structurels abondants de la plante, sont difficiles à
dégrader. Ainsi, la décomposition de P. reficulafum, telle que mesurée par la
perte de masse, ne peut être basée sur un seul pool, mais sur l’ensemble des
trois pools, chacun jouant un rôle particulier dans le processus de
décomposition. D’ailleurs, Chesire et a/., (1988), ont noté que l’utilisation d’un
seul pool tendrait à sous-estimer la décomposition au cours du temps
Cependant, pour la plupart des espèces, le pool constitué d’azote et de
carbone soluble semble jouer un rôle déterminant dans la décomposition.
perte de masse de Piliosfiama reficulafum en conditions contralées
En conditions contrôlees, la meme allure de decomposition a été
observée. Mais globalement, la dégradation des feuilles semble plus
prononcée que celle des tiges et racines, contrairement aux données obtenues
en conditions réelles.. En effet, les conditions de laboratoire ont été réalisées
de maniére différente. Le sol préleve dans le champ a été tamisé et utilise
sous une forme relativement propre, comparée au sol en conditions réelles au
champ. Ce traitement du sol au laboratoire a certainement dû éliminer une
partie non négligeable de la pédofaune qui se trouve au champ. Ainsi, nous
37
avons peut-être créé un médium moins favorable à la décomposition des
résidus. D’ailleurs, les résultats d’analyse (Tableau 4.7) montrent que le sol est
d’une texture sableuse et très pauvre en matière organique et en azote total.
Compte tenu de la pauvreté du sol, les micro-organismes demeurant dans le
sol sont probablement dans une relative situation de latente. La distribution
discontinue des ressources organiques, à l’échelle à laquelle ces micro-
organismes opérèrent, est telle qu’ils sont inactifs pour la plupart du temps.
Cette phase de répit, selon Lavelle (1996), peut durer des mois voire des
années. En plus, les communautés microbiennes apparaissent comme une
population importante, largement dormante avec des espèces extrêmement
riches capables de survivre pendant les périodes difficiles (Jenkinson et Ladd,
1981).
Par conséquent, l’activation de cette microbiota en repos et la
redistribution des micro-organismes et des substrats organiques sont peut-être
effectuées par les invertébrés (termites) et les racines qui se mélangent au sol
et par un apport d’eau et des substrats facilement assimilables au sol.
La
nature de l’association entre micro et macro-organismes, cependant varie
considérablement, et dépend principalement de Ja taille des invertébrés
impliqués. Selon Lavelle (1996), la présence et la nature des structures
produites par les invertébrés qui servent d’incubateurs pour les activités
microbiennes, recoupent la division des invertébrés en trois groupes
fonctionnels majeurs: les microprédateurs, les transformateurs de litière et les
ingénieurs ou agents de I’écosystème. Autrement dit, en dépouillant notre sol
d’organismes en conditions Contr&ées, nous avons montré à travers nos
résultats (Figures 4a, 4b, 5a, 5b et 5c) que notre sol était très peu pourvu en
ressources ou substrats organiques. Nous n’avons pas vérifié la présence ou
l’absence d’aucun de ces groupes fonctionnels majeurs dans notre sol.
Cependant, en nous basant sur la taille de ces groupes (Lavelle, 1996), nous
pouvons dire que:
- les microprédateurs (protozoaires et nématodes de la microfaune), de taille
moyenne inférieure à 0,2 mm, pourraient exister dans le sol mais ne
construisent aucune structure;
38
- les transformateurs de litière, tels que les petits Oligachaefa Enchyfraeidae et
des arthropodes de la mésofaune (< 2 mm ) et la macrofaune (> 2 mm), situés
à un niveau supérieur, servent d’incubateurs aux activités microbiennes;
- les ingénieurs de I’écosystème qui sont plutôt de gros invertébrés,
(principalement des verres de terre) et des insectes (fourmis et termites) ont été
nettoyés du sol.
Nous pensons donc qu’à l’exception des microprédateurs et des
arthropodes de la mésofaune, notre sol était dépourvu de groupes fonctionnels
majeurs. Ceci pourrait expliquer globalement les faibles pertes de masse en
conditions de laboratoire, comparée aux pertes de masse enregistrées au
champ. Ensuite, non seulement la vitesse de décomposition est devenue plus
faible en conditions contrôlées, mais les feuilles ont également eu une
dégradation plus prononcée que celles des tiges et racines. Pour le dernier
cas’, nous pensons qu’en l’absence de transformateurs de litière et d’ingénieurs
de I’écosystème, la concentration élevee d’azote dans les feuilles de résidus
par rapport à celle des tiges et racines, est déterminante dans la decomposition
en conditions de laboratoire (Figures 4a et 4b).
Relation entre surface spécifique et masse de résidu de P. reficulafum
L’évolution de k (Figures 6a et 6b) a été très significative pour les
feuilles de /? reficulafum, tous précédents culturaux confondus, alors qu’elle a
été stagnante pour les tiges.
Ceci est certainement dû à la meilleure
décomposition des feuilles de P. reficulafum par rapport aux tiges en conditions
controlées. Les valeurs de k obtenues pour /? reticulatum, variant entre
0,00015 et 0,00045, sont assez proches de celles obtenues pour certaines
cultures. En effet, Stott (1993) a trouvé un k moyen de 0,00023 pour le maïs
tandis que Diack (1994) a obtenu des valeurs de 0,00019 pour le sorgho,
0,00029 pour l’arachide et 0,00048 pour le coton. L’utilisation du coefficient k
est importante dans l’élaboration d’un mode de gestion des sols. En effet,
l’évolution de k durant le processus de décomposition indique sur l’e niveau de
contribution que la source de matière organique peut apporter tant à la fertilité
du sol qu’à sa protection contre l’erosion.
li- 50
0
-7
Y
45
t+
5
40
?? Feuille
. Tige
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Durée d’incubation (jours)
(4
?? Feuille
= Tige
0
10
20
30
40
5-O
60
70
80
90
Durée d’incubation (jours)
w
Figure 6. Effet du précédent cultural sur l’évolution du coefficient (k)
Un accroissement du coefficient k, au cours du temps, signifie une rapide
décomposition de la masse de résidu pour une surface spécifique relativement
faible.
Or, une rapide décomposition du résidu est fonction, entre autres
facteurs, d’une bonne composition chimique et d’une disponibilité des éléments
facilement assimilables dans le sol. Lorsque k évolue de façon lente au cours
du temps, cela signifie que non seulement la perte de masse est insignifiante,
due en partie à la qualité du résidu, mais également que la surface spécifique de
ce résidu évolue invariablement. Un effet immédiat serait une bonne couverture
du sol et donc sa protection par ce résidu pendant la durée de la décomposition.
Cette couverture de la surface du sol pourrait se poser non seulement en termes
de quantité optimale de biomasse à apporter pour satisfaire les besoins de
couverture du sol, mais aussi en termes de qualité de cette biomasse pour
harmoniser les pratiques culturales. La quantité optimale à appliquer est par
conséquent fonction de la qualité de la biomasse. Or, la qualité de la biomasse
est déterminée par le coefficient k qui prend simultanément en compte la perte
de masse et la perte de surface du résidu. Pour une biomasse ayant une
proportion de feuilles plus importante que celle des tiges, il peut y avoir une
perte de masse importante par rapport à une faible perte en couverture (Steiner
et ai., 1993). Ceci est d’autant plus vrai que les tiges perdent leur masse et non
la surface spécifique (Stott, 1992). Ainsi, avec une bonne qualité de biomasse,
une perte de masse considérable peut avoir lieu avant qu’une diminution de la
couverture soit notée.
Pour le genre de sols dégradés que nous avons, la
couverture du sol est critique car la saison seche dure 8 à 9 mois.
Par une
couverture du sol, répétée dans le temps, on parviendrait à accumuler la matière
organique et reconstituer ainsi le stock de matière organique dans le sol.
Effet du précédent cultural sur la décomposition de P. reficulafum
Globalement, le précédent cultural n’a pas eu d’effet sur la vitesse de
décomposition de Pilostigma reticulatum (Figures 3a, 3b, 3c, 5a, 5b et 5~).
Ceci pourrait s’expliquer par le fait qu’à l’exception de I’hémicellulose (Tableau
4.2), le précédent cultural n’a pas eu d’effet sur la composition chimique des
résidus de P. reticulatum. Le mode de gestion de l’espèce par les paysans, à
41
lui seul, ne suffit pas pour expliquer cette situation. En effet, en rapport avec
les pratiques culturales, P. reficulafum fait l’objet d’un nombre variable de
coupes dans l’année. D’abord, les champs de mil sont débroussaillés avant les
champs d’arachide. Ensuite, la différence de la longueur du cycle de l’arachide
(105 jours) et du mil (90 jours) ainsi que le nombre de sarclages, souvent plus
grand pour l’arachide, sont autant d’éléments qui peuvent avoir une incidence
sur le développement végétatif de P. reticulatum. Selon le précédent cultural,
cette incidence se traduit par une différence de comportement de f? reficulafum
au cours des 6 à 7 mois qui séparent la récolte et le prochain débroussaillage.
Sur le plan hydrique, cette différence de longueur du cycle agit sur les reports
de stocks hydriques.
Par ailleurs, une meilleure alimentation azotée de P.
refkulafum devrait résulter de la fixation biologique sur le précédent arachide.
Ces deux effets, hydrique et minéral, pourraient également contribuer à un
meilleur développement végétatif de l’espèce observé au cours de la saison
sèche (Tableau 3.1), sans pour autant agir sur la composition chimique de
l’arbuste au moment de son élagage.
4.5. Conclusions et Recommandations
En somme, l’expérimentation en milieu réel a montré que Piliosfigma
reficulafum a eu une perte de masse de 80% au plus tous types de résidus
confondus. Ceci voudrait dire d’abord que pour ce type de sol, Piliosfigma
reficulafum est une source de matière organique de bonne qualité sur le plan
de la composition chimique. Cela voudrait dire également que cette source de
matière organique, si elle est utilisée à des fins de reconstitution du stock de
matière organique, permettrait d’éviter la discontinuité dans la distribution des
ressources organiques à l’échelle où opère la pedofaune. En plus, ceci
éviterait à ces espèces microbiennes d’être dans une situation de dormante
pour une bonne partie du temps. Une fois ces espèces redevenues actives,
c’est tout le processus de recyclage de la matière organique et des nutriments,
en passant par le stockage du carbone et la rétention de l’eau en particulier,
grâce à une amélioration de la structure du sol, qui est remis en marche. Cette
situation permettrait alors’ de parler de restauration du sol. Sur la base des
42
données de l’expérimentation au champ, il a été noté que les tiges se
décomposaient plus rapidement que les feuilles, tous précédents culturaux
confondus. Les racines ne peuvent être prises en compte car il faut bien que
Piliosfigma reticulatum conserve son statut d’arbuste et produise de la
biomasse, par rejet, qui est la source essentielle de matière organique.
Les
racines n’étaient donc qu’un élément de comparaison dans l’évaluation de la
qualité de cette source de matière organique. Lorsque enfouies dans l’horizon
O-10 cm, les tiges peuvent se décomposer à 80% et les feuilles à 70% sur une
bonne partie de l’année.
Selon les résultats de l’enquête, Pdiosfigma reticulafum suscite un intérêt
majeur au niveau des paysans, tant sur le plan de la fertilisation des terres que
leur protection contre l’érosion. Ceci est d’autant plus important que l’attitude
des paysans, vis à vis de cette espèce, semble ouvrir la voie à l’élaboration et
la mise en pratique des propositions de modes de gestion pour l’amélioration
de ces sols.
Les résultats d’enquêtes combinés aux données de décomposition de P.
retkxdafum constituent une base pour étudier les stratégies d’amélioration de la
qualité des sols à savoir:
- évaluer la capacité de P. reficulatum à accumuler de la matière organique;
- tester l’effet de P. refkxdafum sur le rendement des cultures.
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--.-..-
-mm---
-
~ -----_,
Ministère de l’Agriculture
INSTITUT SENEGALAIS DE RECHERCHES AGRICOLES
CENTRE DE RECHERCHES AGRICOLES DE KAOLACK
PILIOSTIGMA RETICUATUM DANS UN PARC A CORDYiA PINNATA:
EFFET SUR LA REGENERATION DES SOLS DEGRADES AU SENEGAL
Par
Mateugue Diack
MEMOIRE DE TITULARISATION
Avril 1998
ii
Résumé
L’étude des potentialités de Piliosfigma reticulatum en vue de
reconstituer le stock de la matière organique dans le soi a été menée dans un
parc à Cordyla pinnata, dans le sud du bassin arachidier au Sénégal. En tant
qu’arbuste, l’espèce se rencontre dans les vallées et dans les jachères, mais
aussi dans les zones de cultures.
Elle peut coloniser des sols sableux,
argileux et latéritiques. L’espèce produit des rejets après coupe et son mode
de gestion dépend de la culture à mettre en place. Des enquêtes socio-
économiques, au niveau de trois villages, ont révélé qu’après Cordyla pinnata
(66,7%) et Acacia albida (48,9%), Pihostigma reticulatum (356%) est la
troisième ligneuse importante que les paysans souhaitent conserver dans les
champs de case et les champs de brousse. Les raisons évoquées sont liées à
une bonne production de fruits et à des qualités fertilisantes et fourragères très
appréciées par les paysans. L’effet de Pikostigma reticu/atum sur la fertilité du
sol se traduit, selon eux, par le bon comportement des cultures comme
l’arachide, le mil et à un degré moindre, le niébé sous le houppier de l’arbuste.
L’titude qualitative de Pilosfigma reticulafum a concerné les analyses
chimiques de la biomasse et la perte de masse au champ et en conditions
contrôlées. Des différences significatives ont été observées sur les teneurs en
carbone organique total, azote total, fructose, hémicellulose et lignine aussi
bien pour le type de résidu que pour le précédent cultural.
En termes de
dé!composition, Piliostigma reticulatum a eu une perte de masse de 80% au
plus, tous types de résidus confondus. Par conséquent, l’espèce présente des
réelles potentialités de reconstitution du stock de matière organique dans le
sol. En plus, la relation entre la surface spécifique et la masse de résidu,
exprimée par un coefficient k assez élevé, a montré également que Piliostigma
rei’iculatum pourrait être utilisée pour la couverture du sol pendant que la
décomposition se poursuit. Les résultats d’enquêtes combinés aux données de
décomposition de P. reficulaum constituent une base pour étudier les
stratégies d’amélioration de la qualité des sols à savoir évaluer la capacité de
P. reticulafum à accumuler de la matière organique et tester l’effet de P.
relliculatum sur le rendement des cultures-
. . .
111
AVANT-PROPOS
Ce travail de mémoire de confirmation a été fait dans le cadre du programme
de Liaison Internationale de Recherche du projet de Gestion des Ressources
Naturelles, NRBAR, conjointement mené par I’ISRA et l’Université d’état d’Oregon
(Etats-Unis). Je remercie Monsieur Moussa Bakhayokho, le Directeur Général de
I’ISRA, Monsieur Jean Pierre Ndiaye, le Directeur Scientifique, Monsieur Tom
Cusack, le Coordinateur du Projet NRBAR, Madame Léguédé, I’Administrateur du
projet et Monsieur le Chef du Centre de Kaolack pour les moyens qu’ils ont mis à
ma disposition pour la réalisation de ce travail.
Que le Chargé de Mission du projet de Gestion des Ressources Naturelles
Madame Aminata Badiane et les chercheurs Malainy Diatta et Modou Sène trouvent
ici le témoignage de ma gratitude pour avoir initié ce programme, et apporté de
p&ieux conseils pour ce travail.
Je tiens à remercier très sincèrement Dr. Richard P. Dick, Professeur en
Sc:ience du Sol pour sa collaboration tout au long de l’exécution du projet.
Je tiens également à exprimer toute ma reconnaissance à Monsieur Modou
S&ne, qui a bien voulu superviser ce travail et qui m’a consacré son temps avec
bienveillance, à Monsieur Désiré Sarr et Mademoiselle Astou Sene qui ont élaboré
le questionnaire sur Pilostigma reficulafum et m’ont inspiré bien des voies
d’interprétations.
Je remercie Messieurs Jean Luc Chatte de I’ORSTOM de Bel Air, Fary Diome
de I’IST, François Matty de I’ISE, Alioune Diagne de I’ENSA, Désiré Y. Sarr de
Vision Mondiale et Samba A. Ndiaye Samba de IWWDRPF, pour avoir accepté
d’être membres du jury.
Enfin, je remercie tout le personnel du CRA de Kaolack qui par leurs conseils,
leur assistance ou leur collaboration, ont permis la réalisation de ce travail.
Je pense notamment à Messieurs Tanor Ndao, gestionnaire de la station de
Nioro, Pape Serigne Sarr, technicien supérieur, Ousseynou Diouf et Cheikh Diouf,
enquêteurs, Moussa Diop et Pape Omar Dièye, techniciens observateurs, Mamady
Mbessane et Aliou Ndiaye paysans à Diamaguèq ~ioro.
iv
TABLES DES MATIERES
Page
RESUME. ........................................................................................................
ii
LISTE DES TABLEAUX...................................................................................................
V
LISTE DES FIGURES ........................................................................................................
V
CHAPITRE 1 REVUE BIBLIOGRAPHIQUE ......................................................................
1
CHAPITRE 2 PRESENTATION DU MILIEU.. .................................................................
8
2.1 Le Milieu physique ................................................................................................
8
2.1 .l_ La Situation géographique de la région.. .....................................................
8
2.1.2. Le Climat ......................................................................................................
8
2.1.3. La Végétation ...............................................................................................
9
2.1.4. Les Sols .....................................................................................................
10
2.2. Le Milieu humain.. .................................................................................................
12
CHAPITRE 3 Wiostigma reticulatum..............................................................................
13
3.1. Caractéristiques botaniques.. .............................................................................
13
3.2. L’espèce................................................................................................................
13
3.3. Présentation de l’espèce dans le parc à Cordyla pinnafa .....................................
13
3.4. Mode de gestion et développement de l’espèce en fonction de la culture ............
15
3.5. Enquêtes socio-économiques.. .............................................................................
16
3.5.1. Objectifs .....................................................................................................
16
3.5.2. Méthodologie .............................................................................................
16
3.5.3. Résultats et Discussions ............................................................................
16
CHAPITRE 4 Décomposition de Piliostigma reticulatum...................................................
19
4.1. Objectifs.. ...............................................................................................................
19
4.2. Matériels et Méthodes.. ..........................................................................................
19
4.2.1. Le sol ...........................................................................................................
19
4.2.2. Le matériel végétal.. ....................................................................................
19
4.2.3. Analyses physico-chimiques du sol.. ...........................................................
20
4.2.4. Analyses chimiques de Piliosfigma reticulatum.. ..........................................
20
4.2.5. Mesure de la perte de masse des résidus de P. reticulafum au champ ......
20
4.2.6. Perte de masse de P. reticulatum en conditions controlées.. ......................
20
4.2.7. Coefficient (k) entre la surface spécifique et la masse de P. reticulatum.
21
4.2.8. Analyses statistiques ................................................................................
22
4.3. Résultats.. ............................................................................................................
22
4.3.1. Caractéristiques physico-chimiques du sol .............................................
22
4.3.2. Composition chimique de Piliostigma reficulatum avant la décomposition
22
4.3.2.l.Carbone total ..............................................................................
22
4.3.2.1. Azote total.. ..................................................................................
23
4.3.2.2. Fructose.. .....................................................................................
23
4.3.2.3. Hémicellulose.. .............................................................................
24
4.3.2.4. Lignine.. ........................................................................................
25
4.3.2.5. Composés phénoliques.. ...............................................................
25
4.3.3. Décomposition de Piliosfigma reticulatum au champ ...............................
25
4.3.3.1. Analyse de variante .......................................................................
25
4.3.3.2.
Evolution de la perte de masse au champ .....................................
26
4.3.1. Décomposition de Pihosfigma reticulafum en conditions contrôlées.. ............
30
4.3.4.1. Analyse de variante ...................................................................
30
4.3.4.2. Perte de masse de Piliostigma reticulatum en conditions controlées .....
30
4.3.5. Evolution du coefficient (k) au cours de la décomposition.. ..........................
31
4.4. Discussions.. .............................................................................................................
34
Perte de masse de P. reficulatum au champ.. .......................................................
34
Perte de masse de P. reficulatum en conditions contrôlées ..................................
36
Relation entre surface spécifique et masse de résidu de P. reticulatum..
.............
38
Effet du précédent cultural sur la décomposition de P. reficulatum.. ....................
40
4.5. Conclusions et Recommandations.. .........................................................................
41
Références. .....................................................................................................................
43
V
LISTE DE TABLEAUX
Tableau
Page
3.1. Caracteristiques dendrométriques de P. reficulatum en fonction du précédent cultural..
16
4.1. Caracteristiques physico-chimiques du sol _._..._..._._._...,,.__._....._,___.__,. . .._._.........._. .._
22
4.2. Composition chimique initiale des résidus de Piliosfigma reticulatum prélevés au niveau
des deux champs d’arachide et de mil . . . . . . . .._.__._......_.___........_..__.....___._...._..__.....__.............
24
4.3. Analyse de variante sur la perte de masse au champ des résidus de P. reticulatum
en fonction du précédent cultural... ___ .__ ___ .,, ,.. ._, __. ._. . __. _.. _._ .,, .._ _.. _..
26
4.4. Analyse de variante sur la perte de masse au laboratoire de P. reticulatum
en fonction du précédent cultural... _.. .., .,. ,,. ,__ _.. . . . . _._ .._
30
LISTE DES FIGURES
Figure
Page
1. Représentation schématique du parc à Cordyla pinnata a Paoskoto ..~............. . . . . . . . . . . . . .
14
2. Décomposition des résidus de P. reticulatum en milieu réel, sur précédent arachide (a)
et. sur précédent mil . . . . .._.......___.........____........_.______........__._........_._................................
28
3. E,ffet du précédent cultural sur la décomposition de filiostigma reticulatum en milieu réel
29
4. Décomposition des résidus de P. reficulatum en milieu contrôlé sur précédent arachide
(a) et sur précédent mil ..,..,_.........................................,..............................................
32
5. Effet du précédent cultural sur la décomposition des residus de Piliostigma reticulatum
en milieu contrôlé . . . . ..__......_..............................................................................................
33
6. Effet du précédent cultural sur I’evolution du coefficient (k) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
CHAPITRE 1
REVUE BIBLIQGRAPHIQUE
Au Sénégal, l’agriculture constitue le secteur économique le plus
important et occupe 70% de fa population. Environ 60% de la population rurale
vit dans le bassin arachidier. Cette zone qui représente près d’un tiers de la
superficie nationale assure 75% de la production totale de l’arachide et 80% de
celle du mil. Cependant, les productions agricoles ne sont pas suffisantes pour
satisfaire les besoins alimentaires. En effet, depuis quelques années, les
niveaux de productions agricoles stagnent ou diminuent alors que la population
augmente.
Cette situation découle en partie de la dégradation des sols
surexploités, par une mise en culture continue. En plus, la mécanisation de
l’agriculture a favorisé une forte augmentation des surfaces cultivées au
détriment des formations ligneuses naturelles.
La dégradation des sols résulte d’une combinaison de plusieurs
facteurs- Ceux-ci incluent une pluviométrie décroissante, mais surtout une
gestion peu appropriée des terres de cultures, allant des jachères de courtes
périodes, de l’exportation de presque tous les résidus de cultures après
récolte, à la diminution du peuplement d’arbres dans les systèmes traditionnels
de parcs agroforestiers.
Dans cette zone, alors que les cultures sont associées aux arbres,
depuis des générations dans un système de parc arboré (Baumer, 7994), les
arbustes ont toujours été élagués pouf laisser la place aux cultures. Ces parcs
arborés semblent résulter d’une sélection continue, opérée par les populations
rurales sur la végétation originelle naturelle, d’une ou de plusieurs espèces
arborées ou arbustives dont les fonctions sont connues et appréciées des
utilisateurs (Samba, 1997). L’espèce dominante donne généralement son nom
au parc.
Chaque type de parc semble se confiner à des conditions écologiques
particulières- Des associations végétales arbre/arbuste peuvent se rencontrer
dans les parcs agroforestiers. Si, dans la zone sud du bassin arachidier, on
2
peut citer l’exemple de l’association Cordya pinnara//Wosfjgma reficulatum, par
contre, dans le nord du pays, on peut évoquer le cas de l’association Acacia
albkIa/Guiera senegalensis. La cohabitation entre arbrejarbuste et cultures
engendre des interactions dont la nature dépend des espèces en présence,
des pratiques ou de la gestion en vigueur dans le système, mais également
des conditions environnementales.
La mise en culture progressive des terres du bassin arachidier s’est
traduite par une destruction massive de la végétation naturelle. L’élagage et le
dessouchage des arbres tels que préconisés dans les dix commandements
(Benoit-Cattin, 1988) n’ont pas épargné Cordyla pinnata en dépit de
l’importance que lui accordent les paysans.
Un signe distinctif de l’intense
exploitation de cette espèce demeure l’implantation jusqu’à un passé récent
des scieries dans la zone. En conséquence et compte tenu de l’absence de
régénération, le parc à Cordy/a pinnata actuel s’est dégradé, donnant lieu à
une végétation clairsemée et peu diversifiée (Samba, 1997). Cependant, cette
dégradation du parc à Cordyla pinnata a surtout concerné la strate arborée et
non les arbustes, en l’occurrence Pihostigma reticulatum dont le peuplement
bie.n que n’ayant pas encore fait l’objet de beaucoup d’études, semble toujours
bien se comporter-
En plus, les densités optimales de Cordyla pinnata et
Filk~stigma Mculatum à maintenir dans les champs pour augmenter
durablement les rendements de cultures ne sont pas connues. On peut
néanmoins noter pour Cordyla pinnata des densités actuelles variant entre 1 et
3 par ha (Diallo, 1997) tandis que Giffard (1974) notait souvent une dizaine de
pieds A l’hectare. Dans notre site, nous avons observé une densité moyenne
de 13 Cordy/a pinnata par ha.
Cordyh pinnata est un grand arbre à cime dense et très développée. La
cime réduit la quantité d’eau que reçoivent les cultures en interceptant une
partie des précipitations qui seraient ensuite perdues par évaporation. Samba
(1997) a montré que l’espèce intercepte environ 22% des précipitations et que
l’interception augmente avec la longueur de la cime. Ce résultat, similaire à
celui obtenu par .Lee (-1980) sur d’autres espèces, a également révélé que les
espkes d’arbres feuillues comme Cordyla pinnata interceptaient plus d’eau
3
que les formations buissonneuses telles que Piliostigma rethhfum. Cette
interception de Yeau de pluie a sans doute une incidence sur Je rendement des
plantes cultivées, notamment dans les systèmes où les cultures sont associées
aux arbres, en particulier dans les zones arides et semi-arides où l’eau est un
facteur limitant pour la production agricole (Samba, 1997). Dans une étude sur
l’influence de Cordyla pinnata sur la fertilité d’un sol ferrugineux tropical,
Salmba (1997) a montré que la présence de Cordyla pinnata modifie la plupart
des caractéristiques chimiques du sol grâce aux apports organiques SOUS
fonne de litière, et probablement aussi grâce aux apports par l’intermédiaire
des pluviolessivats.
Alors que des travaux de recherche nous ont édifié sur l’effet que Acacia
ahida (Charreau et Vidal, 1965; Dancette et Poulain, 1968,) et Cordyla pinnafa
produisent sur la fertilité des sols en culture, très peu d’informations existent
sur la manière dont les arbustes traditionnels en association avec ces arbres
affectent fa qualité des sols. Piliostigma reficulaa, une espèce arbustive, est
généralement trouvée dans les grandes zones de cultures d’arachide et de mil,
en association avec Cordya pinnata (ou avec d’autres espèces). Ces deux
esp&ces sont des légumineuses de la famille des Césalpinacées (von f’vlaydell,
1983). Elles sont toutes deux des endophytes, sans nodosité, donc non
fixatricas d’azote.
La lutte contre la dégradation des terres est devenue une préoccupation
essentiefle pour tout le monde. Cette dégradation des sols s’est enclenchée,
puis accélérée à mesure que la pratique de la jachère disparaissait du système
de production du fait de la pression démographique: épuisement progressif de
la fertilité du sol, diminution des rendements et par conséquent des revenus,
autant d’éléments d’un inexorable cercle vicieux de la pauvreté. Cependant, la
notion de fertilité dépasse la disponibilité en éléments nutritifs; elle englobe en
particulier la teneur en matière organique du sol, sa structure, sa capacité de
rétention en eau et son activité biologique. Tous ces éléments interagissent
dans un système dynamique. Les causes essentielles de la dégradation de la
fertiljité sont l’appauvrissement des éléments nutritifs et de la matiére organique
ainsi que l’érosion du sol.
Les pratiques culturales jouent bien entendu un
grand rôle dans ce processus, en particulier le sut-pâturage et l’absence de
restitution des éléments nutritifs prélevés par les cultures mais aussi
l’application de techniques inadéquates longtemps tenues pour bénéfique.
Une des actions à entreprendre à court et moyen termes est la
reconstitution du stock organique dans le sol, élément indispensable pour
ramener ces sols dégradés à des niveaux plus productifs. Pour ce faire,
l’utilisation de diverses sources de matière organique et leur gestion adéquate
en conformité avec les pratiques culturales déjà existantes s’avèrent
nkessaires.
Beaucoup de travaux ont déjà été faits sur l’utilisation de sources de
matière organique et principalement les résidus de cultures pour améliorer la
fertilité des sols.
Ces travaux ont été essentiellement axés d’une part, sur
l’enfouissement de matière organique sous forme d’engrais vert (Bemhardt-
Riversat, 1982, 1987; Feller et Ganry, 1982; Diack, 1985; Ganry, 1985), et sur
le compostage et l’enfouissement de matière organique décomposée dans le
sol d’autre part, (Dommergues, 1956; Feller ef a!., 1983; Ganry et Sarr, 1983;
Se&, 1987; Ganry et al., 1989; Badiane et Ganry, 1992, Sène et Pérez, 1992).
Tous ces travaux avaient pour objectif commun l’accroissement de la
productivité des sols à très court terme- Autrement dit, l’augmentation des
rendements devait surtout se traduire par une réponse plus ou moins
immédiate de l’amendement de la matière organique.
Beaucoup de chercheurs se sont intéressés à l’effet de la matière
organique sur la productivité du sol, mais très peu d’études ont été menées
pour comprendre comment le mode d’utilisation de cette matière organique
affecte la structure du sol en surface. Ceci est d’autant plus important que les
processus d’encroûtement, de colmatage des pores à la surface du sol et
I’infiltrabilité de l’eau sont profondément impliqués. Le redressement de la
fertilité d’un sol passe nécessairement par l’amélioration de sa structure qui est
un processus à moyen et long termes que l’on peut réaliser par des apports
continus de matière organique dans le sol. La réhabilitation des systèmes à
parcs avec une association optimale d’arbres et d’arbustes semble être une
approche logique pour améliorer ces sols.
Pjhostigma reticulatum rejette comme une culture de repousse après la
saison des pluies en produisant beaucoup de biomasse. Aussi, la litière qui
tombe chaque année, combinée à la biomasse, constitue une source de
reconstitution de la matière organique dans le sol et peut contribuer ainsi à
arnéliorer la qualité du sol.
L’apport de matière organique de qualité dans le sol, selon un mode de
gestion bien défini, est essentiel pour atteindre cet objectif. Or, le mode de
gestion à élaborer, pour qu’il soit viable, doit reposer sur une bonne
compréhension du processus de décomposition de la matière organique. La
decomposition dépend entre autres facteurs, de la composition chimique
initiale de la matière organique.
La qualité chimique des résidus est l’un des facteurs les plus importants
contrôlant la vitesse de décomposition de ces résidus par les microbes. Bien
que les micro-organismes n’aient pas le contrôle absolu sur la disponibilité des
nutriments, ils sont de gros compétiteurs pour ces derniers-
Globalement, la
vitesse de décomposition est fonction des types de molécules organiques, de
la teneur en nutriment des résidus et également des autres facteu’rs abiotiques.
L’azote est le nutriment clé pour la croissance microbienne et par conséquent
pour la décomposition du matériel organique. Les résidus ayant des
concentrations élevés d’azote favorisent une rapide décomposition initiale.
Une composante limitant le plus souvent l’activité microbienne, est le carbone
soluble assimilable (Alexander, 1977).
Dans les plantes, environ 75*rC, de la matière sèche est composé de
polysaccharide, avec la cellulose, le plus abondant de tous les composés
organiques naturels, constituant au moins 10% de la matière végétale
(Cheshire, 1979). La cellulose a un rôle structurel. Dans la membrane
cellulaire, se trouve une matrice fortement ramifiée de polysaccharides,
constituée d’hémicelkrloses. Les hémioelUoses ont été définies comme étant
des polysaccharides de la plante, solubles dans une solution alcaline. Les
plantes contiennent également de petites quantités de polysaccharides
solubles à l’eau.
La lignine est le second polymère le plus abondant,
synthétisé par les plantes (Stott et Martin, 1989).
Les teneurs en
6
polysaccharide et en lignine
sont des facteurs importants dans la
decomposition des résidus. Leur concentration initiale joue un rôle majeur dans
la prévision de la cinétique de décomposition.
De jeunes plantes sont métabolisées plus rapidement que les résidus de
plantes en maturité.
Au fur et à mesure que la plante se développe, sa
composition chimique change; la teneur en azote, protéine et substance
soluble décroît pendant que les proportions de cellulose, hémicellulose et
lignine augmentent.
Les composés solubles du carbone se dégradent les
premiers, suivis des polysaccharides structuraux (hémicellulose et cellulose),
avec la lignine se décomposant à un rythme plus beaucoup lent (Reber et
Schara, 1971; Wessen et Berg, 1985; Summerell et Burgess, 1988;). Les
résidus ayant des teneurs relativement élevées en lignine, faibles en azote ou
un rapport UN élevé se dégradent plus lentement (Par-r et Papendick, 1978;
Ladd et al., 1981). Cependant, des travaux plus récents ont montré que le
rapport GIN était étroitement lié à la nature des résidus (céréale-légumineuse),
le placement des résidus (Smith et al., 1986) et la taille des particules (Jensen,
1994).
La lignine est un composé très complexe, se décomposant très
lentement et des teneurs élevées de lignine retardent le décomposition. La
lignine est considérée comme étant la principale source de polyphénols.
Le
rôle de la lignine comme régulateur dans le processus de décomposition a été
élucidé dans plusieurs travaux (Meentemeyer: 1978; Berendse et al., 1985).
En augmentant la concentration en lignine, l’on peut ralentir la vitesse de
décomposition des résidus de plante. Des teneurs élevées en lignine peuvent
également stimuler l’immobilisation des nutriments, spécialement celle de
l’azote (Mellilo et al., 1982). Des substances phénoliques simples et d’autres
composés aromatiques peuvent être présentes dans les résidus de plantes et
de microbes et, sont libérées durant la biodégradation des polymères
aromatiques tels que les lignines (Flaig ef a/., 1975; Linhares et Martin, 1979;
Kassim ef a/-, 1982;). Le marquage des plantes et des modèles de Iignine a
grandement accru notre connaissance sur la biodégradation et les
transformations de la lignine durant I’humification dans le sol (Kirk et ai., 1977).
Des travaux menés sur la biodégradation de la lignine dans le sol ont indiqué
que la lignine est un important substrat pour la formation de I’humus (Stott et
Martin, 1989).
Plusieurs travaux effectués sur la décomposition des résidus ont montré
que la décomposition des résidus suivait généralement une courbe
exponentielle. La perte de masse absolue est relativement rapide dans les
t,outes premières phases et elle ralentit au cours du temps. Par conséquent,
l’allure de la courbe de décomposition est expliquée par la composition
chimique des molécules organiques présentes dans les résidus. Les sucres
disparaissent très vite, alors que les molécules de phénol et de lignine
récalcitrantes se dégradent plus lentement. D’habitude, l’ordre décroissant de
dégradation des composés organiques des résidus de plantes s’établit comme
suit: sucre > hémicellulose > cellulose > lignine > cire > phénol.
Souvent, le rapport C/N est indiqué comme un élément déterminant
dans la décomposition de la matière organique.
Dans la littérature
agronomique, GIN est supposé être le facteur déterminant alors que dans la
littérature forestière, le rapport entre l’azote et la lignine est considéré le plus
important. Or, selon Stott (1992), le rapport C/N n’est apparemment pas
I’éGment déterminant et pas plus que ne l’est le ratio azote-lignine. II semble
dès tors que la composition chimique et la nature physique des résidus de
matiere organique déterminent la capacité des micro-organismes à assimiler
ces résidus Avant de considérer Piliostigma reficu/atum comme source de
matière organique dans une stratégie de restauration des sols dégradés, des
études, tant sur la qualité de la litière que sur les effets de cette espèce sur le
sol sont nécessaires.
Cette étude, dont l’objectif général est d’évaluer la contribution de
pil&igma retku/atum à l’amélioration de la fertilité des sols, a porté sur:
i) une enquête socio-économique auprès des exploitants pour évaluer
I’im.portance de l’arbuste, en relation avec les arbres et le sol dans la zone,
ainsi que le niveau d’appréciation que les paysans en font; ii) une étude
qualitative de la biomasse produite par l’arbuste en vue d’une reconstitution du
stock de matiéfe organique dans le sol; iii) une élaboration des propositions de
mode de gestion pour l’amélioration de ces sols.
8
CHAPITRE 2
PRESENTATION DU MILEU
2.1. Le Milieu physique
2.1.1. Situation géographique de Ja région
Le site de cette étude se trouve dans le terroir villageois de Paoskofo,
dans la communauté rurale du même nom, département de Nioro, région de
Kaolack. La région de Kaolack est localisée dans la zone agroéoologique sud
bassin arachidier du Sénégal, comprise entre 13” 35’ et 14” 30’ de latitude nord
et 14” 35’ et 16” 45’ de longitude ouest. Cette zone est limitée au nord-est par
la zone sylvo-pastorale, au nord-ouest par le centre nord bassin arachidier, à
l’est par le Sénégal oriental, au sud par la république de Gambie et à l’ouest
par l’océan atlantique et la région de Thiès. La zone agroécologique couvre
une superficie de 23945 km2 dont 16010 km2, pour la région de Kaolack.
2.1.2. Le Climat
Le climat de la région est du type tropical soudanien caractérisé par deux
saisons fortement contrastées à deux variantes:
- une variante sahélo-soudanienne avec des isohyètes compris entre
4OOet6OOmm;
- une varjante soudano-sahélienne comprise entre les isohyètes 600 et
800 mm.
l’analyse fréquentielle faite depuis 1932 (Diatta, 1994) a montré que la
période actuelle s’inscrit dans la tendance générale de déficit pluviométrique
avec une moyenne de 560 mm.
Les pluviométries moyennes mensuelles,
observées au cours de la saison des pluies, montrent un maximum en août et
un Iminimum en juin. En plus, la pluviométrie de la région est caractérisée par
une forte variabilité interannuelle et par une mauvaise répartition dans le
temps.
Les températures sont en général élevées avec des maxima enregistres
entre avril et juin, avoisinant 39°C. Les minima varient de 15°C à 18°C entre
décembre et janvier.
Les principaux vents soufflant dans la zone sont:
- l’alizé maritime de novembre à avril qui adoucit les températures dans
la zone côtière;
- les alizés continentaux avec I’harmattan (vent chaud et sec) de
direction nord-est sud-ouest qui souffle de decembre à mai. L’harmattan est à
l’origine des températures élevées en zone continentale;
- la mousson, provenant du golfe de Guinée, souffle de mai à octobre;
elle est responsable de la pluie en hivernage.
L’humidité relative est négativement carrelée à la température d’une
part., et positivement à la précipitation d’autre part. Selon Diatta (1994), la
valeur minimale de l’ordre de 20% est observée au cours des moins de mars et
avril, tandis que la valeur maximale, parfois supérieure à 80°h, s’observe de
juillet à octobre.
2.1.3. La vegétation
La vegetation naturelle de cette r6gion est caract&We par une
dominante tres nette des combrétacees (Combrefum glutinosum, Combretum
nignéans et Combrerum mkranfhum). Dans la zone de Nioro, existe un parc à
Cordyla pinnata avec des caesalpiniacees (Piliosfigma reticulatum) et des
cornbrétacées (Combretum glutinosum et Guiera senegalensis). La zone a été
fortement degradée par les feux de brousse repetés, le surpâturage et le
defrichement en faveur d’une agriculture bas4e sur la rotation arachide/mil. La
mélcanisation et I’amelioration foncier-e ont en outre accentue la destruction de
la végétation naturelle. La disparition de celle-ci a entraîné la denudation de la
surface des sols et a fortement contribué à I’acc&&ation des phénomènes de
dégradation par I’erosion hydrique et/ou Mienne.
10
2.1.4. Les sols
Les sols prédominants de la station de Nioro sont des sols ferrugineux
tropicaux lessivés sans taches ni concrétions sur colluvions du continental
terminal.
II s’agit plus exactement d’un intergrade entre les sols dits
« faiblement ferralitiques » et les sols ferrugineux tropicaux lessivés. Les sols
évoluent sous l’action d’un certain nombre de phénomènes intervenant
sirnultanément:
- entraînement d’éléments fins au niveau des horizons supérieurs qui
aboutit à un appauvrissement chimique, les éléments entraînés étant éliminés
le long des axes de drainage;
- démantèlement des parties hautes de la pente par le ruissellement et
comblement des zones basses; l’épaisseur des sols augmente avec la pente de
meme que la texture argileuse.
La différenciation des horizons pédologiques devient meilleure avec
l’augmentation de l’épaisseur des sols dans les zones basses.
Les caractéristiques physiques de ces sols sont liées à la nature
sableuse de leur horizon de surface d’une part, et a la nature de l’argile qu’ils
contiennent d’autre part. Selon Sarr (1981) l’analyse granulométrique montre
que le taux d’argile augmente rapidement avec la profondeur. Par ailleurs,
l’analyse minéralogique (rayons X) met en évidence la prédominance de la
kaolinite dans la phase argileuse; on y rencontre quelques zones
interstratifiées et quelques argiles micac&es. La kaolinite des horizons
superficiels presente une meilleure cristallinité que celle des horizons sous-
jacents. La faible amplitude des phénomènes de gonflement/retrait empêche
toute fissuration du sol. La structure naturelle des sols est tres peu favorable.
Les caractéristiques hydriques sont les suivantes:
- bon drainage interne en fonction de leur position topographique à mi-
pente entre les buttes cuirassées et les thalwegs;
- la capacité de rétention en eau est faible, les valeurs moyennes sont
de l’ordre de 12% d’humidit6 pondérale;
- l’eau utile varie en surface entre 4 et 7%.
1 1
L’évolution du profil cultural de ces sols au cours de l’année leur confère
un comportement mécanique assez particulier. Cette évolution s’effectue en
deux phases marquées par des processus nettement différents.
Durant la période des pluies, l’action des pluies à forte intensité et
extrêmement agressives constitue un veritable facteur de dégradation.
Charreau (1970) a montré que l’importance des manifestations de l’érosion
s’explique bien plus par le caractére très agressif des pluies que par une
fragilité particulière des sols. Cette action des pluies se manifeste sur le sol
par deux phénomènes:
- un tassement qui induit la destruction de la structure et la baisse de porosité;
- un phénomène de battance dû à l’effet splash qui se manifeste surtout en
debut de saison pluvieuse lorsque le couvert végétal n’est pas encore bien
developpé.
Ce phénomène entraîne d’une part un colmatage et accentue les
appauvrissements (les éléments fins mis en solution sont entraînés par les
eaux de ruissellement et éliminés du profil), d’autre part.
Pendant toute cette
pkiode, la cohésion du sol ( à cause de l’humidité) est très faible.
En saison sèche, on note dans la partie supérieure du profil, la présence
de racines et de galeries, d’origine biologique, comblées par des Mments
sableux grossiers et fins.
L’évaporation intense et l’absence totale de pluie
pendant cette période favorisent le desséchement du profil. L’ampleur de l’effet
de I’erosion éolienne qui sévit pendant la saison sèche est d’autant plus
marquée que le sol est denudé.
Les sols de Nioro, comme la plupart des sols au Sénégal, sont avant tout
pauvres en Mments chimiques. Leur pauvreté naturelle est renforc6e d’une
part par l’absence de restitutions chimiques et organiques pour compenser les
exportations des cultures dans les exploitations paysannes et, d’autre part, par
les pertes d’eléments minéraux entrainés dans les eaux de drainage et de
ruissellement.
12
2.2. Le Milieu humain
Au dernier recensement (1988) la population de la région de Kaolack
était estimée à 805447 habitants.
Cette population, composée de divers
groupes ethniques (wolof, sérère, peulh, bambara etc...), est inégalement
répartie aussi bien entre les groupes d’ages que sur le plan spatial. C’est ainsi
que les moins de 20 ans représentent 60% de la population et la densité
moyenne varie d’un département à un autre. La densité est de “105 habitants
/km2 à Kaolack, 82 habitants/km* à Nioro et 28 habitants/km* à Kaffrine. La
population est a majorité rurale (78% de la population). L’agriculture et
I’elevage restent les activités dominantes.
Cette présentation du milieu nous a permis d’avoir une idée sur
l’environnement bdaphique et humain dans lequel Piliosfigma reticulafum se
trouve. Le chapitre suivant devrait nous éclairer sur l’importance de I’espece,
sa repartition dans la zone et ses relations avec les arbres.
13
CHAPITRE 3
Pilios tigma re ticula tum
3.1. Caractéristiques botaniques
Piliostigma reticulatum appartient à la famille des légumineuses
Caesalpiniaceae. Les synonymes sont: Bauhinia reticulata DC, Bauhinia gabra
A. Chev., Bauhinia glauca A. Chev.
3.2. L’espèce
La description sommaire de l’espèce, donnée dans le chapitre, s’appuie
sur les travaux réalisés par von Maydell, (1983). Piliostigma reticulatum est en
général un arbuste, occasionnellement un arbre avec une cime touffue et
ronde. On rencontre l’espèce dans les vallées et dans les jachères, formant
souvent des fourrés. On trouve l’espèce au bord des mares, des cours d’eau
temporaires, sur des terrains périodiquemem inondés ou sur des sables
humides. Piliostigma reticulatum colonise divers types de sols: sableux,
latéritiques et argileux. Pendant la saison sèche, l’espèce produit des rejets
qui atteignent une hauteur de 50 à 75 cm et dont le diamètre de houppier varie
de 100 à 150 cm. Son écorce est gris fonce à brune, fibreuse et liégeuse, à
tranche rouge fonce.
Les feuilles sont persistantes, gris vert, glabres et
coriaces, de 6 à 12 cm de long sur 4 à 8 cm de large.
3.3. Présentation de I’espéce dans le parc à Cordy/a pinnata
Deux champs de paysans, représentatifs du parc étudié, ont été
choisis dans la communauté rurale de Paoskoto, département de Nioro, région
de Kaolack. Une cartographie du site (Figure 1) permet de présenter la
distribution spatiale des peuplements de P. reticulatum et de C. pinnata. Les
quatre plants par quartile de Piliostigma reticulatum indiqués ont été choisis
pour une evaluation de la biomasse produite par an sur le site d’étude.
14
400.00
350.00
300.00
?? Quartiles de Piliostigma ret.
Piliostigma reticulatum
250.00
?? Cordylla pinnata
200 00
Echelle: 1/3000
0.00
-50.00
0.00
50.00
100.00
150.00
2 0 0 . 0 0 2 5 0 . 0 0 3 0 0 . 0 0
Figure 1. Représentation schématique du parc à Cordyla pinnafa à Paoskoto.
15
Ces deux champs, contigus, font chacun 2 ha et se distinguent par le précédent
cultural. Le premier champ a l’arachide comme précédent cultural tandis que le
second a le mil comme précédent cultural.
Le premier champ comporte 6 Cord~/a pinnata soit une densité de 3
arbres par ha alors que le deuxième champ a 4 Cordyla pinnata, soit une
densité de 2 arbres par ha. La hauteur moyenne des arbres est de 1540 m
avec un diametre moyen de 0,87 m à 1,30 m du sol, pour le champ sur
précédent arachide. Sur précédent mil, la hauteur moyenne des arbres est de
18,70 m avec un diamétre moyen de 0,94 m à 1,30 m du sol. L’écartement
entre deux arbres varie entre 15 et 90 m tous champs confondus.
Piliostigma reticulatum a un peuplement de 502 arbustes, soit 251 par ha
sur le premier champ et 766, soit 383 arbustes par ha sur le second champ.
L’écartement entre deux arbustes varie entre 4,20 et 12,50 m pour le premier
champ et 4,lO et 15,30 m pour le deuxième champ.
3.4. Mode de gestion et développement de l’espèce en fonction de la culture
Le mode de gestion de l’espèce dépend de la culture à mettre en place.
Si lors du débroussaillage, les plants de Piliostigma reticulatum sont coupés en
même temps, quelque soit la culture envisagee (arachide ou mil), leurs rejets
pendant l’hivernage sont par contre coupées en autant de fois qu’il y a de
sarclages. En général, deux sarclages sont réalisés pour le mil et trois pour
l’arachide. Des observations sur la production de biomasse de Piliostigma
reticulatum ont été réalisées juste avant que les paysans ne procèdent au
débroussaillage des parcelles de cultures. Ces observations ont mis en
évidence un développement végétatif plus important de P. reticulafum sur
précédent arachide que sur précédent mil (Tableau 3.1). L’effet positif du
précédent arachide porte sur la biomasse produite, la teneur en eau de cette
biomasse et le diamètre du houppier.
Par contre, la hauteur de la tige
principale n’est pas affectée par le précédent mil. Ces différences sont
suffisamment importantes pour suggérer le choix des sites en fonction du
préc6dent cultural.
16
Tableau 3.1. Caractéristiques dendrométriques de Pihosfigma reticulatum en
fonction du précédent cultural
_,Y,.. sey -1,-1 1.1._1 -= ..-F1-.~ .-.~..*-.--l-..l~Y _.. .~...‘. .I‘... .-X~->Y-I^.NI”. .~ ,<..< _~-,~.,_ .,- *. “_
_ _-<, _..~ ,.-. ^.,-il
Précédent ICultural
*Biomasse
“Diamètre
*Hauteur
*Humidité 1
anhydre (g)
houppier (m)
tiges (cm)
(%)
i
Arachide
1724,O
1,67
106,O
62,6
1
Mil
811,O
132
102,o
57,4
i
*Moyenne sur 16 plants représentatifs; -moyenne sur 192 mensurations sur le
terrain
3.5. Enquêtes socio-économiques
3.5.1. Objectifs de l’enquête
L’objectif de l’enquête était de déterminer le niveau d’appréciation que
les paysans producteurs ont de Piliosfigma reticulafum et de ses effets sur la
gestion des ressources naturelles.
3.5.2. Méthodologie
L’enquête socio-économique a été conduite dans trois villages’,
Diamaguène, dans la communauté rurale de Paoskoto, Loyenne, dans la
communauté rurale de Wack Ngouna et Mboss, dans la communauté rurale de
Latmingué. Le choix de ces villages a été déterminé par l’importance des parcs
à Cordyla pinnata et des peuplements de Pihosfigma reficulatum. L’enquPte a
concerné 45 chefs d’exploitations, répartis dans ces trois villages.
Cet
échantillon a été soumis à un questionnaire dont nous présentons ici les
résultats partiels portant sur l’importance que les paysans accordent à l’espèce
dans la gestion des ressources naturelles.
3.5.3. Résultats et discussions
L’enquête socio-économique a révélé, qu’après Cordy/a pinnata,
Pihosfigma reficulafum et Acacia albida sont respectivement les 2”“” et 3”
espèces ligneuses importantes que les paysans souhaitent conserver dans les
champs de case. Dans les champs de brousse, Piliosfigma reticulatum vient
17
aussitôt après Cordyla pinnafa comme espece ligneuse conservée par les
paysans.
Parmi les espèces que les paysans préfèrent avoir dans leurs
champs, en association avec les cultures, Pi/iosfigma reficulafum (35,6 %) est
troisième après Cordyla pinnafa (66,7%) et Acacia albida (48,9%). les raisons
évoquées sont liées pour le C. pinnafa, à une production de fruits très
appréciés dans l’alimentation humaine, et pour A. albida, à des qualités
fertilisantes et fourragères hautement appreciées par les populations. Les
paysans admettent que Piliosfigma reficulafum, comme Acacia albida et Cordyla
pinnata, peut jouer un role très important dans la fertilisation des terres et dans
leur protection contre l’érosion hydrique et/ou éolienne. Pour accroitre les
peuplements de Pihosfigma reficulafum, les paysans préconisent la pr’otection
des jeunes pousses, tout en évitant autant que possible de les recéper. II est
souhaitable que l’écartement entre deux Piliosfigma reficulafum soit de 1 A 5 m
pour avoir une densité optimale dans les champs. Pour Cordyla pinnata,
I’ecartement souhaité est de 5 à 20 m. Cependant, ces écartements paraissent
surestimés car, ils engendreraient des densités pouvant aller jusqu’à 10000
pieds par ha pour Piliosfigma reficulafum et 1000 pieds par ha pour Cordyla
pinnafa.
Ces densités sont incompatibles avec les pratiques culturales
actuelles. Nos observations sur le site ont montre que l’écartement entre deux
piliosfigma rethdafum varie entre 4,20 et 1530 m et que la densité moyenne
de Cordyla pinnafa est de 3 arbres par ha.
Les paysans trouvent que le
peuplement de Pihosfigma reficulafum, malgré leur diminution par rapport aux
années antérieures, est encore abondant dans les champs. La mécanisation
des sarcle-binages, selon eux, est la principale cause de la diminution des
peuplements de Piliostigma reficulatum.
Beaucoup de paysans pensent par
conséquent qu’en protégeant les jeunes pousses au moment des sarclages, ils
peuvent arriver à augmenter les peuplements. Quant au mode de gestion, la
coupe pendant la période de préparation du sol (mi-avril - juin), est largement
dominante comparée au dessouchage qui est tres peu pratiquée & present. La
fumure minérale, sous forme de cendres apr&s brûlis, est le sous-produit le
plus important que les paysans tirent de la gestion. Le cordage pour la
réfection des palissades, des cases et pour attacher les récoltes, est également
un sous-produit tiré de l’espèce. L’utilisation de FWostigma ret’iculafum suivant
ses composantes a montré que:
- les feuilles sont principalement destinées à la fertilisation des terres, à
l’alimentation du bétail et à la pharmacopée;
- les tiges servent de bois de feu et de piquets;
- les racines sont utilisées comme cure-dents;
- l’écorce est utilisée pour la confection des cordes;
- les jeunes pousses, sont utilisées pour la fumure minérale.
L’effet de Piliostigma reticulafum sur la fertilité du sol se traduit, selon eux, par
le bon comportement des cultures comme l’arachide, le mil et à un degré
moindre, le niébé, sous le houppier de l’arbuste.
Les informations recueillies au cours de l’enquête sont autant d’éléments
qui prouvent que Piliostigma reficulafum joue un rôle très important dans le
terroir. En plus, des usages multiples que les paysans en font, l’espèce
contribue fortement à l’amélioration de la productivité du milieu.
CHAPITRE 4
DECOMPOSITION DE Piliostigma reticulafum
4.1. Objectifs
Les O;bjectifs de cette étude sont les suivantes:
i) déterminer la vitesse de décomposition des résidus de P. reficulatum aussi
bien en milieu réel qu’en conditions contrôlées;
ii) déterminer l’impact de la composition chimique et les caractéristiques
physiques des résidus de P reticulatum sur la décomposition;
iii) évaluer l’effet du précédent cultural sur la vitesse de décomposition;
iv) élaborer des propositions de mode de gestion pour améliorer ces sols.
4.2. Matériels et méthodes
4.2.1. Le sol
Un sol deck dior, sablonneux, ferrugineux tropical lessivé a été utilisé.
Ce sol a été prélevé, (horizon O-10 cm), dans un champ de paysan à Paoskoto,
région de Kaolack. Le champ est une entité du parc à Cordyla pinnafa. Le sol
a eté séché à l’air, broyé et passé à travers un tamis à mailles de 2 mm de
diamètre.
4.2.2. Le matériel véaétal
Les résidus de Piliostigma reficulafum, composés de la biomasse
aérienne et des racines, ont été prélevés dans deux champs de paysans qui se
distinguent par le précédent cultural.
Nous entendons par résidu toute
composante feuille, tige ou racine de Piliostigma reficulafum utilisée pour
l’expérimentation. Le premier champ avait l’arachide comme précédent cultural
tandis que le deuxiéme champ avait le mil comme précédent cultural. La
biomasse aérienne une fois prélevée, fut séparée en feuilles et tiges. Les
differents residus ainsi obtenus ont été séchés a l’air libre.
4.2.3. Analvses phvsico-chimiques du sol
Une caractérisation sommaire de la fertilité du soi du site d’étude a été
réalisée. Les pHeau et pHkcl, le carbone total par méthode Walkley modifiée
(Dugain et al., 1961), l’azote total par la méthode Kjeldahl et la texture ont été
analysés sur le sol.
4.i2.4. Analyses chimiques des résidus de Piliostiama reticuiafuum
Avant l’expérimentation, les résidus ont été analysés en carbone
organique total, azote total, sucre simple (fructose), hémicellulose, lignine et
phénols. C et N totaux ont été mesurés par combustion sèche (Leco, Modèle
CHN-600); le fructose (Davis et Gander, 1967) a été déterminé par calorimétrie
et enfin, I’hémicellulose, la lignine et les composés phénoliques ont été
mesurées par l’analyse séquentielle des fibres (Goering et van Soest, 1970).
4.2.5. Mesure de la perte de masse des résidus de /? reficulafum au champ
Feuilles, tiges et racines ont constituées les trois traitements des types
de résidus pour cette expérimentation. Un échantillon composite de chaque
type de résidu, d’une masse de 100 g séché à l’air libre, a été placé dans un
sac en polyéthylène, à mailles de 2 mm. La dimension du sac est de 25 cm x
25 cm. Les échantillons ont été enfouis à 10 cm dans le sol, suivant un
dispositif factoriel 3 x 2 avec le type de résidu comme parcelle principale et le
précédent cultural comme parcelle secondaire, le tout répété 3 fois. Le
prélèvement des échantillons a eu lieu une fois par mois, sur une période de 8
mois. A chaque prélèvement destructif, l’échantillon a d’abord été séché à
I”&uve à 50°C pendant 48 h. Ensuite, il a été enlevé du sac et traité de la
morne manière que l’échantillon de l’expérimentation en conditions contrôlées,
pour déterminer la perte de masse.
4.;!.6. Perte de masse des résidus de P. reticu/afum en conditions contrôlées
L’expérimentation a consisté en un dispositif de bloc complètement
randomisé, répété trois fois. Les six traitements comprennent trois types de
résidus (feuilles, tiges et racines) combinés aux deux précédents culturaux.
21
Les tiges ont été coupées en sections de 4 à 5 cm de long.
Un échantillon
composite de 5 g de résidu a été étalé sur IOOg de sol, séché à l’air puis
recouvert à nouveau par 100 g du même sol, le tout dans une cuvette en
polyéthylène de 15 cm x 9 cm x 3 cm
Le sol a été humecté jusqu’à une
humidité correspondante à 333 hPa de potentiel hydrique, représentant 60% de
la capacité de rétention en l’eau plus 3 fois la masse de résidu (Myrold et al.,
1981). Après avoir ajouté la quantité appropriée d’eau, la cuvette a été
recouverte avec un couvercle perforé pour faciliter l’aération.
Ensuite, les
échantillons ont été incubés à 30°C -t IOC, dans une étuve. Cette température
constitue la température moyenne annuelle à Nioro.
Les échantillons ont
ensuite été prélevés après 3, 7, 14, 28, 56 et 84 jours d’incubation pour
mesurer la perte de masse. A chaque prélèvement destructif, l’échantillon a
été séché à l’étuve, à 50°C pendant 48 h. Les résidus ont ensuite été
soigneusement lavés pour enlever les particules de sol, et remis à l’étuve pour
sécher à nouveau à 50°C pendant 48 h. Les échantillons ont été pesés et
placés dans des creusets en porcelaine pour une calcination à 500°C pendant
3 h, en utilisant un four à moufle. Après calcination, le poids des cendres de
résidu, supposées faire partie du sol originalement, a été soustrait du poids de
résidu avant calcination.
4.2.7. Coefficient fk) entre la surface spécifique et la masse de P. reficulatom
La relation entre la surface spécifique du type de résidu et sa masse au
cours de la décomposition, représentée par une valeur k, est un coefficient dont
la dimension est en ha kg-‘.
Ce coefficient renseigne sur la capacité de P.
retbdafum à se décomposer tant du point de vue de sa surface spdcifique que
de sa masse. Les surfaces spécifiques des feuilles et tiges ont été mesurées
en utilisant un planimètre digital (Modèle Ottplan 700/710, A. OTT GMBH,
Kempten, Deutschland).
L’équation utilisée pour calculer le coefficient (k) (Gregory, 1982) est la
suivante:
C = 1 _ eekm)
22
avec:
C étant la fraction de résidu non décomposé pour couvrir la surface du sol
m est la masse (kg ha-‘) de résidu présent en surface
k, un coefficient, peut être dérivé de l’équation suivante:
k = - log(l-C) / m
4.2.8. Analvses statistiques
L’analyse statistique des données a été faite en utilisant le MSTAT-C,
Version 1 (MSTAT-C, 1991, Michigan State University, Ml). Les comparaisons
entre traitements ont été faites selon la méthode des tests à multiples rangs de
Duncan.
4.3. Résultats
4.3.1. Caractéristiques phvsico-chimiques du sol
Les résultats d’analyse (Tableau 4.1) montrent que le sol est sableux,
faiblement acide et pauvre en matière organique et en azote total.
Table 4.1 Caractéristiques physico-chimiques du sol
4.3.2. Composition chimique de Piliosfiama reficulafum avant la décomposition
4.3.2.1. Carbone total
Des differences significatives ont été observées sur les teneurs en
carbone organique total, azote total, sucre simple, hémicellulose et lignine
aussi bien pour le type de résidu que pour le précédent cultural (Tableau 4.2).
Les teneurs en composés phenoliques par contre, ne sont pas statistiquement
differentes. Pour les résidus de Pdiosfigma reficulafum prélevés sur précédent
23
arachide, les feuilles ont des concentrations en carbone total de 10 et 11% plus
faibles que les tiges et racines respectivement. Quant à Piliostigma reticulatum
prelevé sur précédent cultural mil, les feuilles ont 5% moins de carbone total
que les tiges et 15% moins que les racines. Entre les deux précédents
culturaux, les teneurs en C total des feuilles et des tiges de Piliostigma
reticulatum ont été plus élevées sur précédent arachide alors que celles des
racines étaient supérieures sur précédent mil.
4.3.2.2. Azote total
Les teneurs en azote organique total (Tableau 4.2) présentent des
différences très significatives entre feuilles, tiges et racines de P. reticulatum.
Sur précèdent arachide, les feuilles de P. reticulatum ont une concentration en
azote supérieure de 84% à celles des tiges et de 119% à celles des racines.
Sur précédent mil, les concentrations en azote des feuilles sont de 60% plus
élevées que celles des tiges et de 70% que celles des racines.
Entre les deux
rotations, les différences ne sont pas significatives. Cependant, les teneurs en
azote des feuilles de P. reticulatum sur précédent arachide sont supérieures de
12% à celles des feuilles de P. reticulatum sur précédent mil.
Les tiges de P,
reticulatum sur précèdent mil ont des teneurs en azote légèrement supérieures
à celles des tiges de P, reticulatum sur précédent arachide, alors que les
racines de P. reticulatum sur précèdent mil sont de 11% plus élevées en azote
tNot,al que les racines de P, reticulatum sur précédent arachide.
4.3.2.3. Fructose
Les concentrations moyennes en fructose (Tableau 4.2) des tiges de P.
reticulatum sur précédent arachide sont supérieures de 63% à celles des
feuilles de P. reticulatum tandis que les racines sont de 118% plus élevées que
les feuilles de Pdiostigma reticulatum.
Sur précédent mil, les tiges de P.
reticulatum sont plus riches en fructose (+ 88%) que les feuilles alors que les
racines sont de 110% plus élevées que les feuilles de P. reticulatum.
24
Table 4.2. Composition chimique initiale des résidus de Piliosfigma reticulatum
prélevés au niveau des deux champs d’arachide et de mil.
Précédent Type de C Total N Total Fructose Hémicellulose Lignine Phénol
Cultural
Résidu
g kg”
Arachide
Feuilles 482.7 d 13.8 a’
18.7 d
22.4 e
241.5 c
0.78 a
Tiges
529.0 b
7.5 b
30.4 c
62.1 c
220.0 d
0.38 a
Racines 535.7 b
6.3 b
40.8 a b
96.4 b
264.4 b
0.43 a
Mil
Feuilles 474.0 e 12.3 a
20.1 d
51.4 d
247.2 c
0.71 a
Tiges
500.0 c
7.7 b
37.7 b
90.0 b
228.4 d
0.35 a
Racines
545.4 a
7.0 b
42.3 a
123.0 a
293.8 a
0.43 a
‘Les valeurs suivies de la même lettre entre les types de résidus ne sont pas
statistiquement différentes selon le test multiple de Duncan à P = 0.05.
Entre précédents culturaux, les feuilles de Piliostigma reticulatum sur
précèdent mil sont seulement de 7% plus élevées en fructose que les feuilles
sur précèdent arachide, tandis que les tiges sur précédent arachide
contiennent 24% moins de fructose que celles sur précédent mil. Par contre,
les racines sur précédent mil contiennent seulement 4% de plus en fructose
que les racines de P. reticulatum sur précédent arachide.
4.3.2.4. Hémicellulose
L’hémicellulose (Tableau 4.2) est la composante chimique présentant le
plus de différence entre les types de résidus de Pihosfigma reficulatum. C’est
ainsi que sur précédent arachide, les racines de P. reticulatum ont des teneurs
en hémicellulose supérieures de 330% et 55% que celles des feuilles et des
tiges respectivement. Sur précédent mil, les racines de Piliostigma reticulatum
ont des teneurs 139% plus importantes que les feuilles et 37% plus élevées
que celles des tiges. Entre les deux rotations, les feuilles de P. reticulatum sur
précédent mil contiennent 129% plus d’hémicellulose que les feuilles de P,
reticulatum sur précédent arachide, alors que les tiges sur précédent mil en
contiennent 45% de plus que les tiges sur précédent arachide. Les racines de
25
P. reficulafum sur précédent mil sont plus riches que celles sur précédent
arachide (+ 28%).
4.3.2.5. Lignine
Sur précédent arachide, les feuilles de P. reticulatum ont 10% plus de
lignine (Tableau 4.2) que les tiges et 9% moins que les racines. Les racines de
Pihosfigma reficulafum contiennent 20% de lignine de plus que les tiges de P.
reticulafum. Sur précédent mil, les feuilles de Pdiostigma reficxdafum ont 8%
plus de lignine que les tiges et 19% moins que les racines. Les teneurs en
lignine des feuilles et des tiges sont très comparables pour les deux précédents
culturaux (2%). En revanche, les racines sur précédent mil ont une teneur en
lignine supérieure de 11% à celle des racines sur précédent arachide.
4.3.2.6. Composés phénoliques
Bien que les moyennes ne soient pas statistiquement différentes, les
teneurs en composés phénoliques (Tableau 4.2) des feuilles de P. reficulafum
sur précédent arachide sont 2 fois plus élevées que celles des tiges et 81*X1
plus élevées que celles des racines sur précédent arachide. Sur précédent mil,
les feuilles de P. feticulafum ont des concentrations 105% et 65% plus riches
en phénols que les tiges et racines de P. reticulatum respectivement. Entre
précédents culturaux, les feuilles de P. reticulatum sur précédent arachide
contiennent 10% plus de phénols que les feuilles de P, reticulatum sur
précédent mil. Les tiges de P. reticulatum sur précédent arachide détiennent
9% plus de phénols que les tiges de P. reticulatum sur précédent mil.
4.3.3. Décomposition de Piliosticrma reticulatum au champ
4.3.3.1. Analyse de variante
L’analyse de variante des données split plot, a été faite suivant les
dates de prélèvement (Tableau 4.3). Ainsi nous observons des différences
hautement significatives entre les types de résidus pour l’ensemble des
prélévements sauf pour les dates de prélévement 1 et 3. Les vitesses de
décomposition au niveau des tiges et racines de P. reticulatum sont nettement
26
plus élevées que celle des feuilles. En outre, l’effet du précédent mil sur la
vitesse de décomposition des résidus a été plus important que celui du
précédent arachide à l’exception des dates 1, 7 et 8. II n’y a pas eu
dYnteraction entre les types de résidus et le précédent cultural.
Tableau 4.3. Analyse de variante sur la perte de masse au champ des résidus
de P. reficulatum en fonction du précédent cultural
Sources de DL
Niveau des
P>F
variation
facteurs
Dl D2 D3
D4
05 D6 D7 D8
Bloc
2
ns *
ns ns ns ns ns ns
Feuilles
Type de 2
Tiges
ns
*
ns
* *
*x
*
w
Irésidu (R)
Racine
I>récédent
1
Précédent
ns
*it
w
e
M
n
ns
ns
arachide
(xltural (P)
Précédent mil
RxP
2
ns ns ns ns ns
*
ns ns
D L = degré de liberté; Dl . ..D8 = dates du premier au huitième prélèvement;
* = significatif à 5%; ** = significatif à 1%.
4.3.3.2. Evolution de la perte de masse au champ
La perte de masse observée sur les résidus s’est opérée en trois phases
et à des vitesses différentes.
C’est ainsi que reticulafum sur précédent
arachide, (Fig. 2a), dans une première phase de décomposition, les tiges
accusent une plus importante perte de masse (- 42%) suivie des racines
(- 28%) et enfin des feuilles (- 25%). Durant la deuxième phase dont le début
est matérialisé par la fin de la première phase, la cinétique est inversée. Ainsi,
27
les mêmes tiges ont perdu 18% de leur masse résiduelle, les feuilles 30% et
les racines 39%. La troisième phase de décomposjtion a montré que les tiges
avaient perdu 17%, les feuilles 8% et les racines 13% de leur masse résiduelle.
Sur précédent mil, tiges et racines (Fig. 2b) ont eu la même perte de
masse, 42%, durant la première phase de décomposition.
Par contre, les
feuilles n’ont perdu que 32% de leur masse. Durant la deuxième phase, les
racines ont accusé plus de perte de masse (39%) que les tiges et les feuilles
(32%). Au terme de la troisième phase, les pertes de masse étaient de 8%
pour les feuilles, 12% pour les tiges et 3% pour les racines.
Les feuilles de P. reticulatum sur précédent arachide (Fig. 3a) n’ont pas
présenté une perte de masse statistiquement différente de celle des feuilles de
P. reticulatum sur précédent mil (31%) durant la première phase de
décomposition.
Par contre, durant la seconde phase, sur précédent mil, les
feuilles de P. reticulatum se sont mieux décomposées, (34%) que les feuilles
de P. reticulatum sur précédent arachide, (20%). La troisième phase de
décomposition a montré que les feuilles de P. reticulatum sur précédent mil
étaient légèrement moins dégradées, (6%) que celles sur précédent arachide,
(12%). Les tiges de Piliostigma reticulatum, sur précédent arachide et sur
précédent mil (Fig. 3b), ont eu les mêmes pertes de masse, (42%), durant la
première phase de leur décomposition. Par contre, à la deuxième phase, une
différence très significative a été notée entre les tiges de P. reticulatum sur
précédent mil, (35%), et les tiges sur précédent arachide, (22%). La troisième
phase a montré une dégradation de 8% pour les tiges sur précédent mil et 14%
pour les tiges sur précédent arachide. Une très nette différence de perte de
masse (Fig. 3c), entre les racines sur précédent mil, (42%), et les racines de P.
teticulatum sur précédent arachide, (28%), a été enregistrée durant leur
Premiere phase de décomposition.
Durant la seconde phase, toutes ces
racines de P. reticulatum ont montré la même allure de dégradation, 40 et 39%
pour les racines sur précédents mil et arachide respectivement. La troisième
phase a montré une stagnation dans la décomposition des racines de
Piliostigma reticulatum sur précédent mil (3%), et une décomposition continue
des racines sur précédent arachide (13%).
2 8
90
??
Feuille
8 0
p Tige
0
Racine
Durée d’Enfouissement (mois)
(a)
90
??
Feuille
8 0
n Tige
711
o Racine
,-
6 0
5 0
4 0
qn i
T
v.
JU r
.L5 i. !t
LU r
10 t
01
I
I
I
I
1
I
I
I
317197 3B 39 WI0 3/11 3/l2 3nrRB 32
m
Durée d’Enfouissement (mois)
(W
Figure 2. Décomposition des résidus de P. reticulatum en milieu
réel, sur précédent arachide (a) et sur préoédent mil (b).
29
g IOOQ-
?? Feuille (pnkédent arachide)
0 Feuille (prlxcédent mil)
80
-l
9 Tige (précédent arachide)
70
@ Tige (précédent mil)
60
01
I
I
I
I
I
I
1
I
2n9.7 38 3F3 iv10 Y11 Y12 YIF 3l2 2B
3/7197 38 34 â110 Y11 Y12 Y1198 a2 2l3
Durée d’Enfouissement
(mois)
Durée d’Enfouissement
(mois)
(a)
08
9 0
Racine (prkédent arachide)
*
80
Racine (précédent mil)
70
70 -
60
60 -
50
50 -
40
40 -
30
30 -
20
20 -
10
10 -
0
I
I
I
I
1
I
I
I
3m97 zm
zm 3B 600
600 3/11 Y12
3/11 Y12 cv1196 322
322 2/3
Durée d’Enfouîssement
(mois)
w
Figure 3. Effet du précédent cultural sur la décomposition de
Piliosfigma reticulafum en milieu réel
30
4.3 4 Décomposition de Piliost[oma reficulatum en conditions contrôlées
4.3.4.1. Analyse de variante
L’analyse de variante (Tableau 4.4) montre des différences très
significatives entre les traitements. En effet, pour l’ensemble des traitements,
la vitesse de décomposition des feuilles est plus importante que celles des
tiges et racines.
Tableau 4.4. AnaJyse de variante sur la perte de masse au laboratoire de /?
reticulatum en fonction du précédent cultural.
Sources
D L
Niveau des facteurs
P>F
d e
variation
Dl D2
D3 D4 D5 D6
Bloc
2
ns
ns
ns ns ns ns
Feuille x précédent arachide
Tige x précédent arachide
? ? ?
? ?
? ?
? ?
? ?
? ?
TRxPC
Racine x précédent arachide
Feuille x précédent mil
Tige x précédent mil
Racine x précédent mil
IL = degi
berté; TR x PC = traitement combiné: résidu/précédent cultural;
ns = non significatif; ** significatif à 1%.
4.3.4.2. Perte de masse de Pïhosttigma reticulatum en conditions controlées
Durant la première phase de décomposition, la perte de masse des
feuilles a été 28% plus importante que celle des racines (14%) et des tiges
(12%) (Fig. 4a). Au terme de la deuxième phase et sur précédent arachide, les
feuilles ont présenté 21% de perte de masse, les tiges 7%, et les racines 3%.
Sur précédent mil, (Fig. 4b), la perte de masse des feuilles a également
été beaucoup plus élevée, (28%), que celle des tiges et des racines, (15%),
durant la première phase. Pendant la deuxième phase, les feuilles ont perdu
7% de leur masse alors que les tiges et racines ont seulement perdu 3%.
31
A la troisième phase, les feuilles avaient 13% de perte de masse alors
que les tiges et les racines ont perdu 10 et 14% de leur masse. Les feuilles de
Piliosfigma reticulafum sur précédent mil (Fig. 5a), se sont décomposées de la
meme manière! (28%), que celles de Piliosfigma reficulatum sur précèdent
arachide, durant la première phase. Lors de la seconde phase, les feuilles sur
précédent mil se sont décomposées pour 7% et les feuilles sur précédent
arachide pour 21%.
Au cours de la troisième phase, les feuilles de P.
reticulatum sur précédent arachide, ont perdu 3%, de leur masse tandis que
celles de Piliostigma reticulafum sur précédent mil en perdaient 11%.
Les tiges de Piliostigma reficulatum (Fig. 5b) n’ont pas présenté de
difdérence statistique en décomposition, 15 et 13% pour les tiges de P.
reticulafum sur précédents mil et arachide respectivement, au cours de la
première phase,
A la deuxième phase, la vitesse de dégradation des tiges a été la même,
(2%}, pour les deux précédents culturaux. A la troisième phase, on a
enregistré une perte de masse non significative de 12% des tiges pour le
précédent mil et 10% pour le précédent arachide.
Les racines de P. reficulatum (Fig. 5c) ont presenté la même perte de
masse, (15%), à la première phase. La deuxième phase n’a également pas
révélé de différence significative, 5 et 3% pour précédents mil et arachide
respectivement, tandis que la troisième phase a donné 12% pour le précèdent
mil et 17% pour le précédent arachide.
4.35. Evolution du coefficient (k) au cours de la décomposition
La figure 6a montre une ascendance remarquable du coefficient k pour
les feuilles de Piliostigma reficulatum sur le précédent arachide, alors que le
coefficient des tiges de Piliosfigma reticulafum n’a pas augmenté. Le même
phénomène a été observé sur le précédent mil (Fig. 6b).
32
‘g 100
&
- 90
‘Z
g
80
E
0 70
a
u
0
6 0
c
c
?? Feuille
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Durée d’incubation (jours)
?
Feuille
0
10 2 0 30 4 0 50 6 0 7 0 8 0 90
Durée d’incubation (jours)
w
Figure 4. Décomposition des résidus de /? reficulafum en milieu contrôlé,
sur précédent arachide (a) et sur precédent mil (b).
33
6 0 t
. Tige (précédent arachide)
??
Feuille (précédent arachide)
?? Tige (précédent mil)
0
1 0 2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
0
10
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
Durée d’incubation (jours)
Durée d’incubation (jours)
(a)
(b)
9
3
?
g
4 0 -
Racine (préc6dent arachide)
e!
3 0 -
Q
Racine (précédent mil)
a
j ‘11, , , , , I , , 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Du& d’incubation (jours)
w
Figure 5. Effet du précédent cultural sur fa décomposition des
résidus de Piliosfigma reticulafum en milieu contrôlé.
34
4.4. Discussions,
m<e de masse de P. reticulafum au champ
Les vitesses de décomposition pour tous ces types de résidus de
Piliostigma reficulafum (Figures 2a, 2b, 3a, 3b et 3c) suivent une courbe
cinétique exponentielle caractérisant 3 phases pour lesquelles les vitesses de
dégradation sont différentes.
La rapide perte de masse pendant la phase
initiale (1 mois) est probablement due à la disponibilité de l’azote total, ou du
carbone soluble, sous forme de sucres extractibles, ou la combinaison des
deux en concentrations assez élevées (Tableau 4.2). A cette phase de la
décomposition, la perte de masse a exhibé une dépendance linéaire par
rapport à la composition chimique des résidus. La disparition rapide de ces
composés solubles que sont l’azote et le carbone est probablement liée à une
rapide reprise de l’activité biologique de la pédofaune qui aurait ainsi augmenté
la vitesse de dégradation.
Aussi pensons-nous que le carbone soluble et
l’azote dans les résidus de P. reticulatum pourraient fournir l’énergie initiale et
les nutriments nécessaires pour activer les agents de la pédofaune
responsables de la décomposition des composés qui suivent. La phase de
ralentissement dans le processus de perte de masse au champ, entre la fin du
premier mois et la fin du 3- mois, serait la période durant laquelle
I’h6micellulose est la principale fraction disponible pour la pédofaune. Au fur et
à rnesure que la décomposition se poursuit, la perte de masse diminue suivant
une courbe exponentielle, certainement due au changement de la composition
chiimique des résidus de P. reticulafum disponibles à la pédofaune.
Nous
pensons d’ailleurs que durant cette phase, la vitesse de décomposition de P.
reikulafum est essentiellement fonction de la vitesse à laquelle la fraction
d’hémicellulose disparaît car, il n’y a probablement plus d’azote, ou de carbone
soluble pour maintenir l’activité biologique à un niveau élevé.
Alexander,
(1977)’ soulignait que la dégradation de I’hémicellulose devient très importante
lorsque l’environnement est aérobie et que des nutriments minéraux, dont
l’azote, existent.
Au bout de quatre mois, le reste des r&idus de P. refhdafum entre dans
la troisième et dernière phase du processus de décomposition. A cette étape,
35
les résidus difficilement dégradables prédominent dans le substrat. La tignine
et les composés phénoliques, connus comme étant récalcitrants à la
biodégradation, sont certainement les composantes majeures disponibles qui
continuent cependant de disparaître. Leur vitesse de décomposition est
influencée, entre autres facteurs, par la température et la disponibilité en azote
(Sarkanen et Ludwig, 1971). En plus, ils sont probablement décomposés par
des micro-organismes en croissance relativement lente (Witkamp et van Der
Drift, 1963). En conséquence, la perte de masse de P. reM&fum devient
quasi stagnante pour le reste de la décomposition.
Les tiges de Pdiostigma reticulatum sur précédent arachide ont montré
une perte de masse plus importante que les racines et feuilles, dans la
première phase. Ceci est dû à une teneur en C soluble plus élevée et une
concentration assez élevée d’azote. Durant la deuxième phase, la perte de
masse considérable notée au niveau des racines est probablement due à une
concentration en hémicellulose plus élevée. Par contre, la faible performance
des feuilles pourrait être expliquée par des teneurs faibles en C soluble, en
hémicellulose et des concentrations assez élevées en lignine et composés
phénoliques. Des teneurs faibles en lignine combinées à un rapport (k) élevé
entre la surface Spécifiqu#e et la masse (Fig. 6b) confèrent à la pédofaune un
meilleur accès au C soluble (Collins et a/., 1990; Jensen, 1994). Dans le cas
des feuilles de Pihostigma reticulatum, le rapport k est assez élevé mais la
concentration en C soluble est relativement faible, ce qui pourrait expliquer la
faible décomposition au niveau des feuilles. Les observations faites sur les
rés’idus de P. reticulatum sur précédent arachide sont valables pour les résidus
de P. reticulatum sur précédent mil.
A chaque phase de la dégradation de Piliostigma reticulatum,
correspond une vitesse de décomposition soutenue par la qualité et la
disponibilité des nutriments à la pédofaune. Cette qualité est reflétée par la
concentration des composés chimiques et la nature physique du résidu. En
effet, la composition chimique et les caractéristiques physiques des résidus
dét.erminent la capacite des micro-organismes à assimiler ces résidus. Cette
composition chimique des résidus constitue egalement un important régulateur
36
de la décomposition (Knapp et al., 1983). Dans cette étude, trois pools
peuvent être définis car représentant les trois différentes phases de la
cinétique de perte de masse: un premier pool constitué par l’azote et le
carbone soluble sous forme de sucre simple (fructose); un deuxième pool
esSsentiellement
constitué par I’hémicellulose et un troisième pool comprenant
la lignine et les composés phénoliques. Nos résultats sont similaires à ceux de
Parr et Papendick, (1978); Knapp et a/. , (1983); Stott et a/., (1986); Stroo et ai.,
(1989); Collins et a/., (1990); Jensen, (1994). Pour le premier pool, l’azote est
necessaire pour la synthèse des acides aminés, des nucléotides et d’autres
composés par les micro-organismes ou la pédofaune. Cette même pédofaune
a besoin d’une source de carbone pour construire leurs biomolécules à base de
carbone. Dans le deuxième pool cependant, I’hémicellulose, un hydrate de
carbone non structurel, deuxième en quantité après la cellulose, représente
unje source importante d’énergie et de nutriments pour la pédofaune. La lignine
et les phénols, constituants structurels abondants de la plante, sont difficiles à
dégrader. Ainsi, la décomposition de P. reficulafum, telle que mesurée par la
perte de masse, ne peut être basée sur un seul pool, mais sur l’ensemble des
trois pools, chacun jouant un rôle particulier dans le processus de
décomposition. D’ailleurs, Chesire et a/., (1988), ont noté que l’utilisation d’un
seul pool tendrait à sous-estimer la décomposition au cours du temps
Cependant, pour la plupart des espèces, le pool constitué d’azote et de
carbone soluble semble jouer un rôle déterminant dans la décomposition.
perte de masse de Piliosfiama reficulafum en conditions contralées
En conditions contrôlees, la meme allure de decomposition a été
observée. Mais globalement, la dégradation des feuilles semble plus
prononcée que celle des tiges et racines, contrairement aux données obtenues
en conditions réelles.. En effet, les conditions de laboratoire ont été réalisées
de maniére différente. Le sol préleve dans le champ a été tamisé et utilise
sous une forme relativement propre, comparée au sol en conditions réelles au
champ. Ce traitement du sol au laboratoire a certainement dû éliminer une
partie non négligeable de la pédofaune qui se trouve au champ. Ainsi, nous
37
avons peut-être créé un médium moins favorable à la décomposition des
résidus. D’ailleurs, les résultats d’analyse (Tableau 4.7) montrent que le sol est
d’une texture sableuse et très pauvre en matière organique et en azote total.
Compte tenu de la pauvreté du sol, les micro-organismes demeurant dans le
sol sont probablement dans une relative situation de latente. La distribution
discontinue des ressources organiques, à l’échelle à laquelle ces micro-
organismes opérèrent, est telle qu’ils sont inactifs pour la plupart du temps.
Cette phase de répit, selon Lavelle (1996), peut durer des mois voire des
années. En plus, les communautés microbiennes apparaissent comme une
population importante, largement dormante avec des espèces extrêmement
riches capables de survivre pendant les périodes difficiles (Jenkinson et Ladd,
1981).
Par conséquent, l’activation de cette microbiota en repos et la
redistribution des micro-organismes et des substrats organiques sont peut-être
effectuées par les invertébrés (termites) et les racines qui se mélangent au sol
et par un apport d’eau et des substrats facilement assimilables au sol.
La
nature de l’association entre micro et macro-organismes, cependant varie
considérablement, et dépend principalement de Ja taille des invertébrés
impliqués. Selon Lavelle (1996), la présence et la nature des structures
produites par les invertébrés qui servent d’incubateurs pour les activités
microbiennes, recoupent la division des invertébrés en trois groupes
fonctionnels majeurs: les microprédateurs, les transformateurs de litière et les
ingénieurs ou agents de I’écosystème. Autrement dit, en dépouillant notre sol
d’organismes en conditions Contr&ées, nous avons montré à travers nos
résultats (Figures 4a, 4b, 5a, 5b et 5c) que notre sol était très peu pourvu en
ressources ou substrats organiques. Nous n’avons pas vérifié la présence ou
l’absence d’aucun de ces groupes fonctionnels majeurs dans notre sol.
Cependant, en nous basant sur la taille de ces groupes (Lavelle, 1996), nous
pouvons dire que:
- les microprédateurs (protozoaires et nématodes de la microfaune), de taille
moyenne inférieure à 0,2 mm, pourraient exister dans le sol mais ne
construisent aucune structure;
38
- les transformateurs de litière, tels que les petits Oligachaefa Enchyfraeidae et
des arthropodes de la mésofaune (< 2 mm ) et la macrofaune (> 2 mm), situés
à un niveau supérieur, servent d’incubateurs aux activités microbiennes;
- les ingénieurs de I’écosystème qui sont plutôt de gros invertébrés,
(principalement des verres de terre) et des insectes (fourmis et termites) ont été
nettoyés du sol.
Nous pensons donc qu’à l’exception des microprédateurs et des
arthropodes de la mésofaune, notre sol était dépourvu de groupes fonctionnels
majeurs. Ceci pourrait expliquer globalement les faibles pertes de masse en
conditions de laboratoire, comparée aux pertes de masse enregistrées au
champ. Ensuite, non seulement la vitesse de décomposition est devenue plus
faible en conditions contrôlées, mais les feuilles ont également eu une
dégradation plus prononcée que celles des tiges et racines. Pour le dernier
cas’, nous pensons qu’en l’absence de transformateurs de litière et d’ingénieurs
de I’écosystème, la concentration élevee d’azote dans les feuilles de résidus
par rapport à celle des tiges et racines, est déterminante dans la decomposition
en conditions de laboratoire (Figures 4a et 4b).
Relation entre surface spécifique et masse de résidu de P. reficulafum
L’évolution de k (Figures 6a et 6b) a été très significative pour les
feuilles de /? reficulafum, tous précédents culturaux confondus, alors qu’elle a
été stagnante pour les tiges.
Ceci est certainement dû à la meilleure
décomposition des feuilles de P. reficulafum par rapport aux tiges en conditions
controlées. Les valeurs de k obtenues pour /? reticulatum, variant entre
0,00015 et 0,00045, sont assez proches de celles obtenues pour certaines
cultures. En effet, Stott (1993) a trouvé un k moyen de 0,00023 pour le maïs
tandis que Diack (1994) a obtenu des valeurs de 0,00019 pour le sorgho,
0,00029 pour l’arachide et 0,00048 pour le coton. L’utilisation du coefficient k
est importante dans l’élaboration d’un mode de gestion des sols. En effet,
l’évolution de k durant le processus de décomposition indique sur l’e niveau de
contribution que la source de matière organique peut apporter tant à la fertilité
du sol qu’à sa protection contre l’erosion.
li- 50
0
-7
Y
45
t+
5
40
?? Feuille
. Tige
0
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30
40
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Durée d’incubation (jours)
(4
?? Feuille
= Tige
0
10
20
30
40
5-O
60
70
80
90
Durée d’incubation (jours)
w
Figure 6. Effet du précédent cultural sur l’évolution du coefficient (k)
Un accroissement du coefficient k, au cours du temps, signifie une rapide
décomposition de la masse de résidu pour une surface spécifique relativement
faible.
Or, une rapide décomposition du résidu est fonction, entre autres
facteurs, d’une bonne composition chimique et d’une disponibilité des éléments
facilement assimilables dans le sol. Lorsque k évolue de façon lente au cours
du temps, cela signifie que non seulement la perte de masse est insignifiante,
due en partie à la qualité du résidu, mais également que la surface spécifique de
ce résidu évolue invariablement. Un effet immédiat serait une bonne couverture
du sol et donc sa protection par ce résidu pendant la durée de la décomposition.
Cette couverture de la surface du sol pourrait se poser non seulement en termes
de quantité optimale de biomasse à apporter pour satisfaire les besoins de
couverture du sol, mais aussi en termes de qualité de cette biomasse pour
harmoniser les pratiques culturales. La quantité optimale à appliquer est par
conséquent fonction de la qualité de la biomasse. Or, la qualité de la biomasse
est déterminée par le coefficient k qui prend simultanément en compte la perte
de masse et la perte de surface du résidu. Pour une biomasse ayant une
proportion de feuilles plus importante que celle des tiges, il peut y avoir une
perte de masse importante par rapport à une faible perte en couverture (Steiner
et ai., 1993). Ceci est d’autant plus vrai que les tiges perdent leur masse et non
la surface spécifique (Stott, 1992). Ainsi, avec une bonne qualité de biomasse,
une perte de masse considérable peut avoir lieu avant qu’une diminution de la
couverture soit notée.
Pour le genre de sols dégradés que nous avons, la
couverture du sol est critique car la saison seche dure 8 à 9 mois.
Par une
couverture du sol, répétée dans le temps, on parviendrait à accumuler la matière
organique et reconstituer ainsi le stock de matière organique dans le sol.
Effet du précédent cultural sur la décomposition de P. reficulafum
Globalement, le précédent cultural n’a pas eu d’effet sur la vitesse de
décomposition de Pilostigma reticulatum (Figures 3a, 3b, 3c, 5a, 5b et 5~).
Ceci pourrait s’expliquer par le fait qu’à l’exception de I’hémicellulose (Tableau
4.2), le précédent cultural n’a pas eu d’effet sur la composition chimique des
résidus de P. reticulatum. Le mode de gestion de l’espèce par les paysans, à
41
lui seul, ne suffit pas pour expliquer cette situation. En effet, en rapport avec
les pratiques culturales, P. reficulafum fait l’objet d’un nombre variable de
coupes dans l’année. D’abord, les champs de mil sont débroussaillés avant les
champs d’arachide. Ensuite, la différence de la longueur du cycle de l’arachide
(105 jours) et du mil (90 jours) ainsi que le nombre de sarclages, souvent plus
grand pour l’arachide, sont autant d’éléments qui peuvent avoir une incidence
sur le développement végétatif de P. reticulatum. Selon le précédent cultural,
cette incidence se traduit par une différence de comportement de f? reficulafum
au cours des 6 à 7 mois qui séparent la récolte et le prochain débroussaillage.
Sur le plan hydrique, cette différence de longueur du cycle agit sur les reports
de stocks hydriques.
Par ailleurs, une meilleure alimentation azotée de P.
refkulafum devrait résulter de la fixation biologique sur le précédent arachide.
Ces deux effets, hydrique et minéral, pourraient également contribuer à un
meilleur développement végétatif de l’espèce observé au cours de la saison
sèche (Tableau 3.1), sans pour autant agir sur la composition chimique de
l’arbuste au moment de son élagage.
4.5. Conclusions et Recommandations
En somme, l’expérimentation en milieu réel a montré que Piliosfigma
reficulafum a eu une perte de masse de 80% au plus tous types de résidus
confondus. Ceci voudrait dire d’abord que pour ce type de sol, Piliosfigma
reficulafum est une source de matière organique de bonne qualité sur le plan
de la composition chimique. Cela voudrait dire également que cette source de
matière organique, si elle est utilisée à des fins de reconstitution du stock de
matière organique, permettrait d’éviter la discontinuité dans la distribution des
ressources organiques à l’échelle où opère la pedofaune. En plus, ceci
éviterait à ces espèces microbiennes d’être dans une situation de dormante
pour une bonne partie du temps. Une fois ces espèces redevenues actives,
c’est tout le processus de recyclage de la matière organique et des nutriments,
en passant par le stockage du carbone et la rétention de l’eau en particulier,
grâce à une amélioration de la structure du sol, qui est remis en marche. Cette
situation permettrait alors’ de parler de restauration du sol. Sur la base des
42
données de l’expérimentation au champ, il a été noté que les tiges se
décomposaient plus rapidement que les feuilles, tous précédents culturaux
confondus. Les racines ne peuvent être prises en compte car il faut bien que
Piliosfigma reticulatum conserve son statut d’arbuste et produise de la
biomasse, par rejet, qui est la source essentielle de matière organique.
Les
racines n’étaient donc qu’un élément de comparaison dans l’évaluation de la
qualité de cette source de matière organique. Lorsque enfouies dans l’horizon
O-10 cm, les tiges peuvent se décomposer à 80% et les feuilles à 70% sur une
bonne partie de l’année.
Selon les résultats de l’enquête, Pdiosfigma reticulafum suscite un intérêt
majeur au niveau des paysans, tant sur le plan de la fertilisation des terres que
leur protection contre l’érosion. Ceci est d’autant plus important que l’attitude
des paysans, vis à vis de cette espèce, semble ouvrir la voie à l’élaboration et
la mise en pratique des propositions de modes de gestion pour l’amélioration
de ces sols.
Les résultats d’enquêtes combinés aux données de décomposition de P.
retkxdafum constituent une base pour étudier les stratégies d’amélioration de la
qualité des sols à savoir:
- évaluer la capacité de P. reficulatum à accumuler de la matière organique;
- tester l’effet de P. refkxdafum sur le rendement des cultures.
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