THESE GwlOd3’t3 DE DOCTORAT D’ETAT ES...
THESE
GwlOd3’t3
DE DOCTORAT D’ETAT ES SCIENCES NATURELLES
PRESENTEE
A L’UNIVERSITE DE NANCY I
,.*,-.-y .i...*‘*--
Par
Francis GANRY
POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR ES SCIENCES
APPLICATION DE LA METHODE ISOTOPIQUE
A L’ETUDE DES BILANS AZOTES
EN ZONE TROPICALE SECHE
I
Soutenue le 8 janvier 1990 devant le jury composé de :
M M . A . HERBILLON
Président
Y .
DOMMERGUES
Rapporteurs
G. GUIRAUD
l
F. JACQUIN
c . PIERI
G. PIZELLE
Examinateurs
L . SARR
P . SIBAND
“Nulle question n’est plus intéressante en agriculture que celle de l’origine cde Ikzote
des végétaux”.
Marceiin BERTHELOT (1898)
“Pour qui parcourt ce grand Territoire, en saison sèche et sous le souffle de
I’Harmattan, le seul réconfort est la pensée, qu’avec les pluies, des centaines de milliers
d’hectaws désolés en ce mIornent, se recouvriront à nouveau comme chaque année d’un
immense t.apis vert, constellé de fleurs couleur d’or qui enfouiront discrètement sous les sables
arides, la vie de demain”.
P. LUCAS (1956)
AVANT- PROPOS
Le présent travail a été réalise au Centre de Recherches Agronomiques de Bambey
(C.N.R.A) au Sénégal de 1972 à 1985.
Avant toute présentation de ce travail, nous voudrions en évoquer la genèse et montrer
comment il s’inscrit dans une série d’études faisant une large part à l’approche systèmique,
de l’écologie microbienne des sols au système agraire, afin d’en tirer des ‘lois de
comportement’, fondement nécessaire de toute optimisation ou intensification rationnelle.
Sous l’impulsion de Y. DOMMERGUES, la biologie des sols s’élargit au système sol-
plante donnant naissance à l’écologie microbienne des sols (DOMMERGUES et MANGENOT
1970). Cette nouvelle approche systémique apporte en ce qui concerne la zone tropicale
sèche, un véritable bouleversement dans l’exploitation agricole des sols sableux, du moins leur
possibilité d’exploitation, sols sableux pourtant réputés biologiquement peu actifs dont “la vie
microbienne présente une activité réduite” (BOUYER 1951). A la classique notion de “quantité”
de micro-organismes sur laquelle se fondait S. BOUYER, Y. DOMMERGUES ajoute la notion
d”‘activité” microbienne. Prolongeant les travaux de DROUINEAU (1953) et de BIRCH (1958),
il met en évidence, et dans son sillage au Sénégal D. BLONDEL et G. JUNG, en particulier,
deux processus capitaux. Le premier concerne I”explosion’ biologique, intense mais
éphémère, qui suit la première pluie, avec ses conséquences pour la plante : favorables
(nutrition minérale et azotée, enracinement) et défavorables (dénitrification et lixivlation) ; le
second processus est l’effet rhizosphérique, prenant en quelque sorte le relais du premier.
Plusieurs pratiques culturales dont le bien-fondé s’était certes déjà vérifié dans leurs
conséquences agricoles, ont été validées par la suite, par la mise en évidence du “pic de
minéralisation” ou “flush d’azote minéral”, effet de cette “explosion” biologique, et par la mise
en évidence de la minéralisation rhizosphérique.
Parallèlement à cette évolution de la biologie des sols, sous l’impulsion de R. TOURTE,
la recherche agronomique relative à l’amélioration de la productivité des sols tropicaux se
modifie considérablement dans le temps & dans l’espace (TOURTE 1965, TOURTE et a/. 1971,
TOURTE et BILLAZ 1982).
On voit alors apparaître au Sénégal une première génération d’essais de longue durée
comprenant les essais dits “amélioration foncières” et les essais “systèmes de culture”.
L’essai de longue durée en pllus de son rôle de démonstration permanente in situ, et en 1~11~s
de son rdle de référentiel technique (se valorisant au fil des ans et apportant des données
généralement fiables pour UPI itinéraire technique donné dans un environnement donné), peut
être considéré au bout d’un certain temps comme un sytème de culture, proche de son niveau
d’équilibre, ayant engendré un agrosystème. Cet essai Con:stitue alors un milieu potentiellement
riche d’enseignements. C’est ainsi que furent analysés les effets cumulatifs des precédents
culturaux et des pratiques culturales (NICOU 1978, SARR 1981, WEY et a/. 1987, CHOPART
et NICOIJ 1987, CORTIER et a/. 1988 et PIERI 1989).
L”essai de longue durke est la pièce maîtresse de notre dispositif expé!rimental
in situ ay,ant permis les recherches ci-aprés développées.
De plus en plus s’est imposé la nécessité d’étudier la plante, non plus de façon isolée,
mais comme élément d’un système, avec les autres plantes qui l’accompagnent dans le ternps
(culture en rotation et parfois culture dérobée) ou dans l’espace (cultures associées).
Ce principe a guidé nos recherches sur l’économie de l’azote en culture
céré;alière.
Dans l’espace, toujours à l’instigation de R. TOURTE, on a voulu dépasser l’échelle de
la parcelle, pour s’intéresser au bassin versant et au système agraire que nous évoquons au
chapitre II Les Unités Expérinnentales furent alors créées,. Cette approche systémique du
milieu rural A plusieurs échelles commandera par la suite de toujours bien préciser à
quel niveau se situe l’évaluation (du système Comm(e nous le rappelle PIERI dans son
étude sur les bilans minéraux (PIERI 1985).
Ainsi naquit la “démarche système” intégrant ces deux processus qui s’inscrivent dans
le temps et dans l’espace; notre démarche scientifique y est conforme (voir introduction
générale ci-aprés).
C’est sous l’impulsion dynamique de ces deux écoles que I’IRAT* se met en devoir de
résoudre la contradiction apparente d’un accroissement de la production céréalière dans une
situation de recession des engrais azotés, suite à une augmentation des prix clue à la crise
pétrolière lcle 1973 ; récession aggravée par les conséquences économiques désastreuses de
la sécheresse. L’IRAT, afin de permettre la réalisation de tels programmes dans des structures
É!trangères, met en place à ce moment-là, avec l’accord du Sénégal, ses programmes, dits
“,article 8”, toujours en vigueur, sans lesquels ces recherches n’auraient pu aboutir. Ainsi, avons-
nous mis en oeuvre en 1974 un programme à long terme sur l’économie des engrais azotés
et le maintien de la fertilité azotée des sols qui vient de donner naissance au présent mémoire
dont les Wavaux se sont échelonnés sur quatorze années. II nous fallait obtenir des résultats
convaincants ayant un impact agronomique susceptible d’être évalué économiquement et
surtout applicables en milieu réel. L’azote étant l’élément étudié, il était donc nécessaire de
quantifier les principaux processus relatifs aux inputs d’azote dans le système de culture,
c’est-à-dire l’apport d’engrais azoté et la fixation symbiotique de N,. Dans cette démarche :
- nous nous sommes tournés vers le C.E.N de Cadarache* avec lequel naquit: une
collaboration incessante et fructueuse (G. GUIRAUD) ;
- nos requêtes ont toujours reçu un écho favorable de la part de I’AIEA* qui a
approuvé nos travaux et reconduit plusieurs programmes coordonnés quadriennaux assortis
d’une aide matérielle considérable ;
- nous avons suscité la création du laboratoire de rhizobiologie appliquée du CNRA
de Bambey, complémentaire a celui de I’ORSTOM* de Dakar à orientation plus fondamentale,
et avons pu réaliser nos premières mesures de fixation de N, sur légumineuses in situ par la
méthode dite à I”‘acétylène” et par la méthode isotopique (à Séfa en 1973). Pour la première
méthode, c’est grâce aux techniques mises au point au C.P.B de Nancy* puis à I’ORSTOM de
Dakar (Y. DOMMERGUES, J. BALANDREAU et G. RINAUDO) ; pour la seconde méthode, c’est
grâce à l’appui financier et méthodologique de I’AIEA* ;
- plus récemment nous avons entrepris une collaboration avec I’IFDC*, dont une station
est basée à Lomé (Togo) pour ses travaux sur le continent africain.
Pour l’étude des thèmes plus fondamentaux tels que phytotoxicité et allélopathie,
fixation de N,, matière organique du sol, nous avons dû collaborer avec d’autres Centres de
recherche ( C.P.B de Nancy, ORSTOM de Dakar, C.R.A de BRAUNSHWEIG en République
Fédérale Allemande*).
4
R E M E R C I E M E N T S
Je tiens à exprimer ma profonde gratitude à toutes les personnes qui, à des
degrés divers, à différentes étapes de l’évolution de ce travail, m’ont accordé leur
temps et fait bénéficier de leurs conseils-
C’est d’abord à Mr. Y. DOMMERGUES
à qui je dois mon entrée à I’IRAT ainsi
que l’initiative et la direction scientifique de cette thèse, que j’exprime toute ma
reconnaissance.
J’exprime mes plus vifs remerciements :
au Pr. F. JACQUIN et au Pr. DUCHAUFOUR, mes professeurs d’agrologie et
de pédologie, qui sont à la base de ma formation en science du sol ;
au Pr. A. HERBILLON, Directeur du CPB de Nancy pour avoir accepté de
présider ce jury et pour l’attention bienveillank qu’il a portée à la réalisation de
cette thèse.
au Pr. G. PIZELLE, Maître de Conférence à l’université de Nancy l qui m’a fait
l’honneur de juger cette thèse.
Je remercie la Direction Générale de I’ISRA, en particulier Mr. P.L. SARR,
Directeur de recherche sur les Systèmes Agraires et /‘Economie Agricole et Mr. M.
SONKO, Chef du Centre de Recherches Agronomiques de Bambey, pour l’appui
inestimable et la confiance qu’ils m’ont accordés.
Je remercie le Directeur Général du CIRAD, et plus particulièrement Mr.
CHARREAU, Directeur de I’IRAT, pour l’intérét qu’il a toujours manifesté à mon travail.
Mes remerciements vont également à Mr. TOURTE qui dans ses fonctions
successives à la direction de I’IRAT, au Sénégal puis en France, m’a toujours
encouragé dans mes travaux en favorisant notamment les recherches de base qui ont
permis l’introduction des techniques isotopiques et microbiologiques au CNRA de
Bambey.
II m’est agréable de remercier le Dr. Paul VLEK de I’IFDC, le Dr. Y. BARRADA
de t’AIEA maintenant à l’Université du Caire, et le Dr. S. DANS0 de I’AIEA auxquels
je dois la réalisation d’une partie importante de mon programme sur les céreales et
,fes légumineuses. II m’est agréable de remercier également le Pr. H. SOCHTIG avec
ilequel j’ai eu des échanges scientifiques extrêmement féconds et qui m’a permis
notamment de résoudre I’enigme des pertes d’azote engrais en sol acide.
Que tous mes collegues qui m’ont aidé et guide trouvent ici l’expression de
mon amiti’é :
Gi. GUIRAUD du CEN de Cadarache qui m’a riritié aux techniques isotopiques
à Cadarache et à Bambey, et m’a apporté l’appui indispensable dans le choix des
Iméthodes et la réalisation de nombreuses analyses isotopiques. Ses exfgences
,anafytiqws m’ont conduit à observer davantage de rigueur lors de la préparation des
cdistillats azote 15 et à vérïfier sans cesse les résultats obtenus. Notre collabaration
ne s’est jamais démentie et dure toujours ;
Ch. PIERI de I’IRAT qui m’a accordé sa confiance, soutenu dans des moments
(difficiles et m’a fait l’honneur de juger cette thèse ; il m’a permis l’approche de
L’univers des modeles, des cycles et des bilans et m’a fait découvrir des horizons
nouveaux ;
P. SIBAND de I’IRAT qui a toujours trouvé le temps de me recevoir et m’a
apporté fa lumière sur de nombreux problèmes. Je lui dois de nombreuses idées
recueillies lors de fructueuses discussions et suis heureux d’avoir bénéficié de son
esprit crïtique ;
J. W E Y d e I ’ I R A T , m o n p l u s p r o c h e
et infa tigabfe collaborateur,
agrorhizobiologiste de prolession mais paysan dans l’ame, dont le travail accompli
dans le programme légumineuse a été trés efficace ; son sens agronomique a
grandement contribué à la réussite de nos cultures ;
R. OLIVER de I’IRA’T, des doigts de chimiste mais un regard d’agronome qui
m’a toujours apporté I’eppui indispensable de son laboratoire et utilement conseillé
dans mes analyses eau-sol-plante ;
J.. PICHOT, Directeur scientifique du DSAICIRAD, qui a toujours montré une
grande disponibilité po’ur me recevoir, m’écouter et me “semoncer’ à l’occasion, mais
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toujours dans un esprit constructif avec notamment un appui bibliographique
incessant ;
R. NICOU de I’IRAT, alors Chef du Groupe Amélioration du Milieu au CNRA
de Bambey qui encouragea la recherche de base au Sénégal et me conseilla
judicieusement dans mes débuts sur le terrain tout en déplorant ‘ma dispersion’.
La bonne réputation de notre laboratoire de biochimie des sols du CNRA de
Bambey doit beaucoup à la compétence et au dynamisme de Madame Fatou GUEYE,
mon assistante. Grace à sa solide expérience en techniques et technologie
isotopiques (école de Cadarache), son action a été déterminante dans la mise en
place et le suivi des essais azote 15, ainsi que dans la gestion de l’épais dossier
analytique. Je lui dois la réalisation technique des nombreuses analyses chimiques
aidée en cela par une équipe dont elle assure la supervision avec toujours bonne
humeur. Je tiens à la remercier tout particulièrement.
J’associe à mes remerciements Mme Aminata BADIANE de I’ISRA qui m’a
grandement déchargé de mes têches de chef de service durant la période
rédactionnelle de ce mémoire, Mr. Limamoulaye CISSE de I’ISRA pour ces précieux
conseils scientifiques, Mr. H-G. DIEM microbiologiste à I’ORSTOM de Dakar : ensemble
nous avons montré l’impact agronomique (sur le soja) des champignons mycorhiziens,
MM. J. LARCHER et G. POCTHIER représentants de I’IRAT au Sénégal mais aussi
agronomes tournés vers l’application, lesquels m’ont fait profiter de leur expérience
de terrain.
Que soit remercié aussi trés chaleureusement tout le personnel du laboratoire
de triochimie des sols du CNRA, notamment Mr. Samba CISSE, technicien supérieur
et MM. Saliou FAYE, Omar TOURE et Ibrahima SANE techniciens, pour leur travail sur
le terrain et au laboratoire, ainsi que le dactylographe Isidore NDIONE.
Je n’aurai garde d’oublier Mme Claude GANRY, mon épouse, qui s’est chargé
de fa saisie informatique et de la mise en page du mémoire, Madame Elisabeth
ROLLAND et Mr. Ch. GOUNEL pour leur précieuse collaboration à la réalisation
technique du document.
Je ne saurais oublier mes amis et ma famille qui par leur patience m’ont aidé
et n’ont jamais cessé de participer dans l’ombre à ce travail.
Enfin, je dédie ce mémoire à Mr. Youssouph NDIAYE, technicien de I’ISRA
dont la compétence, l’abnégation, la disponibilité et l’esprit critique ont été essentiels
dans l’acquisition de mes résultats.
A B R E V I A T I O N S U T I L I S E E S
1 - Enarais azoté
F
= Désigne l’engrais azoté.
CAU
= Accroissement de l’azote total des parties aériennes de la plante pour
100 kg d’azote engrais apporté, appelé coefficient apparent d’utilisation
de l’azote engrais.
CRU
= Pourcentage de l’azote engrais apporté, absorbé par les parties
aériennes de la plante, appelé coefficient réel d’utilisation de l’azote
engrais.
NiS
= Azote engrais immobilisé dans le sol et les racines de l’ensemble du
profil prospecté par les racines (mesuré directement).
NiSP
= Azote engrais immobilisé dans le sol et les racines entrant dans le cycle
interne de l’azote et de ce fait pouvant contribuer au maintien de la
fertilité azotée du sol (estimé indirectement).
Nis
= Azote engrais immobilisé dans le sol et les racines de l’horizon de
surface à forte densité racinaire (au moins 80% du système racinaire) ; de
ce fait facilement récupérable par les cultures suivantes (mesuré
directement dans l’horizon considéré). Cet horizon est parfois appelé
horizon agronomique.
2 - Plante
N S
= Azote prélevé par la plante au sol incluant l’engrais.
9
Nsem
= Azote des semences prélevé par la plante qu’on admettra égal à.
l’azote apporté par les semences.
NdfS
== Azote des parties aériennes de la plante dérivé de la matière organique
du sol, native et exogène.
NdfF
= Azote des parties aériennes de la plante dérivé de l’engrais.
NdfFix
= Azote des parties aériennes dérivé de la fixation de N,.
N total = NdfS + NdfF + NdfFix := Azote total des parties aériennes de la plante.
Dans notre texte, le terme N total concerne exclusivement N total de la
plante. Lorsque l’on parle de l’azote total du sol, il est toujours précisé
en toute lettre “azote total du sol”.
3 - Bilan azoté
= Entrées d’azote dans le système de culture.
NF
= Azote engrais apporté à la culture
NI
= Azote restitué par la plante au sol incluant la biomasse racinaire.
NC
= Azote du compost ou du fumier (résidus de récolte composté avec ou
sans les animaux).
NFix
= Quantité de N, fixée symbiotiquement dans le système sol-plante.
Nfix
= Quantité de N, fixée asymbiotiquement dans le système sol-plante.
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Outouts
= Sorties d’azote hors du système de culture.
N e x
= Azote exporté par les récoltes.
NI
= Azote perdu par lixiviation, érosion et ruissellement.
NV
= Azote perdu par volatilisation et dénitrification.
A N
= Somme algébrique des inputs et des outputs au niveau du système de
culture.
4 - Climat
ETR
= Evapotranspiration réelle.
E T M
= Evapotranspiration maximum.
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G L O S S A I R E
1 - Aarosystème
L’agrosystème correspond à la destruction des équilibres naturels et à leur
remplacement par des équilibres secondaires. Dans cette étude, I’agrosystème est un système
de culture (voir glossaire) ayant atteint - ou proche de - son niveau d’équilibre (voir glossaire).
2 - Azote mobilisable
Azote du sol (“available amount of soil nitrogen nutrient”) dans lequel s’alimente la
plante, conventionnellement représentée par la valeur A (voir glossaire).
3 - Coefficient aooarent d’utilisation de l’azote engrais (HEBERT 1971)
Ce coefficient est une estimation de l’effet de l’engrais sur l’accroissement de N total
dans les parties aériennes de la plante.
N total (tF) - N total ( -F)
CAU % =
x 100
NF
4 - Çoefficient réel d’utilisation de l’azote
A l’instar du précédent, ce coefficient représente le pourcentage de l’azote engrais
absorbé dans les parties aériennes de la plante.
N total x NdfF %
CRU % =
NF
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5 - Dose rnaximum (ou maximêle) d’azote enarais
D&igne la dose d’azote engrais permettant d’atteindre le rendement maximum ; se
calcule en annulant la dérivée de la fonction production y = f (x), à savoir y’ = 0.
6 - Dose ,potimum (ou optimale1 d’azote enarais
lEmore appelé optimum économique, désigne la dose d’azote permettant d’obtenir le
profit maximum dans un contexte économique donné, caractérisé par le rapport :
coUt urée
jq ::
prix céréale
se calcule à partir de la relation y’ = k.
7 - Effectivité svmbiotique (JARA ‘1981)
Aptitude d’une soucihe à fixer N, dans le nodule. II existe divers degrés dans
I’effectivité: une souche de rhizobium peut être ineffective, peu effective, effective ou trés
effective.
8 - Efficacité symbiotique ou gfmance svmbiotiaue ( JARA 1981)
Ensemble des principaux: caractères du système fixateur symbiotique, à sa.voir
l’aptitude ti noduler et l’aptitude à. fixer N,.
9 - Efficience réelle de I’azoti? enarais
C’(est la somme des pourcentages de l’azote engrais absorbé dans les parties
aériennes de la plante et de l’azote engrais immobilisé dans le sol et les racines
potentiellement récupérable par la plante : efficience réelle = CRU % t NiSP %. Cette valeur
ne peut être mesurée directement. Nous faisons l’hypothèse qu’elle est comprise entre les deux
estimations suivantes:
14
estimation approchée par excés = CRU % + NiS %
, estimation approchée par défaut = CRU % + Nis %.
10 - Efficience relative de l’azote enarais (AIEA 1983)
Cette efficience est fondée sur le critère de la valeur A dont elle est l’inverse ;
I’efficience est dite relative lorqu’elle est exprimée par rapport à une efficience de référence.
Exemple concernant deux méthodes d’apport de l’urée sur maïs :
(a) la méthode de placement “en surface” donne une valeur A de 98 kg N ha-’
équivalent urée ; I’efficience est alors égale à 1/98 ;
(b) la méthode de placement de l’urée en “localisé” donne une valeur A de
57 kg N ha.’ équivalent urée, donc une efficience égale à 1/57 ;
prenant la méthode (b) comme référence, I’efficience relative de la méthode (a) est de:
57198 = 0,58.
11 - Fixation de N,
II s’agit de la fixation biologique de N, ; celle-ci est évaluée quantitativement soit en
pourcentage de N total de la plante, soit en kg N ha’ dans la plante : NdfFix et Ndffix s’il
s’agit des parties aériennes et NFix et Nfix s’il sagit du système sol-plante respectivement pour
la fixation symbiotique et la fixation asymbiotique.
12 - Fonction de oroduction
Equation y = f (x) de la courbe de réponse de la céréale à l’engrais, avec y =
rendement et x = dose azote engrais, le plus souvent de forme quadratique.
13 - Fumure azotée “économe”
Cette fumure s’intègre à l’itinéraire technique appliqué au système de culture
“économe” (voir glossaire) ; elle est d’abord appréciée sur le critère de son efficience relative
AU’e.pI ._.._..”
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15
et plus pa.rticulièrement de Sion efficience réelle (voir glossaire) et ensuite sur le Icritère de
la producl.ivité de l’unité d’az:ote (voir glossaire) ; elle est genéralement en deçà de la dose
optimale.
14 - Immobilisation de l’azote engrais
II s’agit d’une immobillisation (appelée aussi réorganisation) sens large qui correspond
à I’aizote engrais retenu dans Ile sol1 sous forme organique et minérale et “retrouvé” à l’analyse.
Dans l’ensemble du profil prospecte par les racines, sa valeur est désignée sous forme abrégée
par NiS %.
15 - Indice d’efficience de I’azm (BL.ONDEL 1971)
L’indice d’efficience est le rapport entre la quantité (de grain produite et la quantité
d’az(ote absorbée dans les parties aériennes de la plante ; il définit donc la quantité de grains
produite par unité d’azote absorbée par la culture.
16 - Indice de rendement (ou harvest index)
Poids, P total ou N total des grains exprimés par rapport au poids, au P total ou
au N total de la plante entière (parties aériennes).
17 - Itinéraire techniaue (SEBILLOTE 1974, 1978)
Ensemble des opérations techniques étalées dans le temps et liées entre elk? dont le
résul;tat de l’une peut dépendre trQs fortement du résultat de la précédente.
18 - Niveu’éauilibre du sy$tème de culture
L.e système de culture a atteint ou est proche de son niveau d’équilibre lorsque le
solde des pertes (outputs) et gains (inputs) d’azote est nul ou tend vers zéro.
19 - Productivité de l’unité d’azote
Elle représente le nombre de kg de grains produit par kg d’azote engrais apporté ;
16
la productivité limite est atteinte à la dose optimale (voir glossaire).
20 - Rendement maximum
Lorsque la courbe du rendement en fonction de l’apport d’azote (courbe fonction de
production) est de forme parabolique, le rendement maximum correspond effectivement au
maximum de la courbe.
21 - Système (FLECHTNER, cité par HESSELBACH 1973)
Nous entendons par système tout rassemblement, combinaison ou ensemble d”‘objets”
dont les éléments - par opposition à la “quantité” - ne forment pas une simple juxtaposition
mais ont des rapports déterminés entre eux et dans leur ensemble. Nous pouvons dire : les
systemes sont des ensembles organisés, dont les constituants sont appelés “éléments”,
“parties ,” “membres”, suivant le genre d’organisation de l’ensemble et le genre de rapports des
constituants entre eux et dans leur ensemble.
22 - Svstème de culture (TOURTE et BILLAZ 1982)
Composante d’un système de production qui se raisonne à l’échelle d’une surface
aliquote de l’exploitation : un champ ou un terroir, en fonction de ses aptitudes agricoles.
C’est un ensemble cohérent et organisé de produits et moyens de production. Dans la voie
de l’intensification, le choix du système de culture est plus à mettre en cause que les thèmes
techniques individuels eux-mêmes dont la méthodologie d’étude est bien connue.
23 - Svstème de culture “économe”
Ce système cultural applique le minimum d’intrants incluant la fumure minérale, mais
en revanche, il met en pratique au maximum les techniques de valorisation des ressources
naturelles en vue précisément d’une économie des intrants agricoles.
24 - Svstème de production (TOURTE et BILLAZ 1982)
Combinaison de production et facteurs de production que l’agriculteur raisonne à
l’échelle de son exploitation en fonction de ses objectifs et moyens. II se caractérise (et se
17
trouve en même temps largement im,posé) par un assolement, un appareil de production,
système de culture par exemple, une disponibilité en main-d’oeuvre, qui constituent, en fait,
la structwe de l’exploitation.
25 - Valeiur A
ElIle représente la qu,antite d’azote disponible dans une source (air, sol ou engrais)
exprimée en équivalent engrais de l’engrais apporté pour la mesurer. Exemple : dans une
culture de soja non nodulant, on a apporté 120 kg d’N-engrais sous forme de sulfate enrichi
en 15N ; à la récolte, la culture absorbe 118 kg N total hia” et 31,5 kg ha-’ N-engrais. Quelle
est la quantité d’azote du sol prospectée ou “vue” par la plante (que nous appelk)ns pool
d’azote mobilisable)., exprimée en équivalent sulfate ? On écrit la relation suivante
:31,,5
118 - 31,5
.--- = _
1120
A Sol
A sol = 330 kg N ha’ équivalent sulfate.
18
I N T R O D U C T I O N
G E N E R A L E
20
1 - Le oroblème de l’azote dans les systèmes aaricoles de la zone trOpiCale sèche
En culture pluviale de zone tropicale sèche, on peut schématiquement classer les
systèmes agricoles en deux groupes : les systèmes traditionnels et les systèmes améliorés.
Naguère, les premiers correspondaient à une agriculture de subsistance n’utilisant pas la
rotation mais relativement stable dans le temps lorsque la jachère était pratiquée ; ils sont
devenus par nécessité des systèmes extensifs à faibles intrants du fait de la disparition des
jachères ; les seconds correspondent à une forme d’agriculture plus intensive appliquant un
ensemble de pratiques culturales permettant d’atteindre l’objectif de production visé.
1.1 Les svstèmes extensifs à faibles intrants
L’équilibre du système agricole traditionnel a été rompu suite à la réduction du temps
de jachère et à plus forte raison, maintenant, suite à sa disparition, entraînant une dégradation
de la fertilité des sols. A cet égard, JONES (1971) montre clairement que la jachère de trois
ans induit une augmentation moyenne annuelle du taux de matière organique deux fois plus
élevée que la jachère de deux ans et que cette jachère de trois ans (Andropogon gayanus)
accroît la quantité d’azote total du sol de plus de 50 kg N ha-’ an”.
Face à cette situation d’abandon des jachères, donc d’abandon de ces précieux
50 Kg N ha“ an-‘, sous l’effet de la pression démographique croissante, l’utilisation des
ressources propres du système de production est devenue une nécessité.
Malheureusement, les ressources organiques, les seules envisageables, étant actuellement très
faibles (pratiquement inexistantes en zone soudano-sahélienne selon ALLARD et a/ 1983) il
est impératif d’intensifier le système de culture afin d’accroître lesdites ressources
organiques destinées à être investies dans le sol (PICHOT 1975). Cette intensification implique
l’augmentation des entrées (inputs) d’azote dans le système par voie essentiellement biologique
puisque nous sommes en système “extensif” mais aussi nécessairement par la voie des
fumures, celle-ci favorisant celle-là, qui comporte trois aspects : la valorisation maximale des
résidus de récolte par le compostage directement ou via l’élevage, l’apport régulier de
phosphates contenant si possible du soufre (super-phosphate normal) et le chaulage périodique
(quinquennal par exemple), cette dernière pratique étant plus un amendement qu’une fumure.
21
Le premier aspect n’est pas nouveau. GRAULLE 1(1950), pour remédier à la1 “fatigue”
des sols engendrée par la culture continue de l’arachide, préconisait un ensemble de quatre
mesures : (a) éduquer le paysan ; Qb) faire une politique de fumure organique ; (c) développer
l’élevage si possible ; (d) utiliser les engrais minéraux. BOUFFBL (1950) abondait dans le même
sens, en posant le problème de l’origine de cette fumure O#rganique : “L’apport de fumier
exige en premier lieu sa fabrication ; or tout le monde sait qu’en Afrique, on ne fabrique pas
de fumier” et plus loin “quant à la production de compost, elle est du domaine de
I’impossibIilité” ; il préconisait alors l’engrais vert en précisant pour le compost et le fumier:
“inapplicables en grand, pour le moment du moins”.
Qu’en est-il aujourd’hui ? ILes techniques de l’engrais vert naguère et l’enfouissement
des pailles plus récemment, associées à celle de l’engrais minéral, ont montré leur insuffisa,nce
sur le maintien du bilan organique (PIERI 1989) et en plus, en leur défaveur, des difficultés de
réalisation libes à l’extension démographique, croissante du Sud (zone sub-guinéenne et
soudanienne-sud d’agriculture et de forêt avec peu d’élevage) au Nord (zone sub-sahélienne
essentiellement d’agriculture et d’élevage avec faible intkrgration des deux). Ces rakons font
qu’elles sont pratiquement abandonni?es. Les mesures de GRAULLE rappelées ci-dessus sont
de nouveau d’actualité et nous les présentons comme quatre principes agronomiques de
base que nous aurons l’occasion de réitérer à la lurnière de nos résultats. Quant aux
assertions de BOUFFIL, elles ne sont plus que partiellement vraies au Sud de I’isohyète 700
mm où la pratique du compostage et de l’enfouissement de la matière organique sous forme
de fumier ou de compost (région cle Séfa, au Sud) et la pratique des étables fumières (région
de Tambacounda) semble s’étendre (GUIBERT, communication personnelle).
1311 revanche, au Nord de cet isohyète, nous en sommes toujours à poser le m4me
problème en quatre temps que BOUFFIL, il y a quarante ans, à propos de l’engrais wert : (a)
quelle pla;nte utiliser ? (aujourd’hui, nous posons la question : quel procédé de compostage?,
,à laquelle nous pouvons appolrter des éléments de réponse), (b) comment et à quelle époque
l’enfouir ? (aujourd’hui nous en sommes toujours aux psojets), (c) quelle en sera, la
vulgarisation possible (les réponses à la question précédente en conditionneront la réussite),
i(d) apersu sur les recherches à réaliser (même remarque qu’au point b).
Les deux autres aspects, phosphatage et chaulage, ont été précisés ces dernilkes
iannées dans le sens d’une économie des engrais, en particulier dans la zlone soudano-
sahélienne du Sénégal par PIERI (1982).
CE! système extensif “traditionnel” de naguère est devenu aujourd’hui, en absence de
,jachère, nkessairement un système extensif à faibles intrants. Le système ‘traditionnel’, qui
existe encore, est ipso-facto cru voie de dégradation.
22
1.2 Lg
t m
Les systèmes agricoles améliorés impliquent par rapport aux précédents, un
accroissement des flux d’éléments minéraux : entrées (inputs), sorties (outputs) et flux internes
(PIERI 1985). Des inputs insuffisants conduisent à un bilan négatif, entraînant un épuisement
rapide de la fertilité dans les milieux physiques et biologiques instables que sont les tropiques
arides et semi-arides (CHARREAU 1972). A cet égard, nous citons encore BOUFFIL (1956)
encourageant alors l’amélioration des systèmes agricoles . “Augmenter à l’unité de surface le
potentiel de production du sol africain par toutes les méthodes modernes de culture à la
condition expresse que le “capital sol”, que nous prenions techniquement en charge au début
de notre action,soit non seulement conservé, mais amélioré”.
Dans les systèmes agricoles améliorés, nous distinguons les systèmes améliorés
actuellement pratiqués ou vulgarisés et les systèmes intensifs possibles que nous
recommanderons à la lumière de nos travaux, soit en raison de la non validité des premiers,
soit en raison d’une possibilité de viser une production agricole supérieure, à la portée de
l’agriculteur.
En résumé, nous soulignons la nécessité de l’intensification peu ou prou ; celle-
ci entraîne un accroissement du turn-over qui conduit à augmenter les entrées (inputs) et les
sorties (outputs) d’azote.
L’intensification ne peut souffrir de la récession : il faut accroître les ressources
naturelles d’azote (fixation de NJ et les apports de fertilisants, optimiser l’absorption de
l’azote par les plantes et en réduire au maximum les pertes.
Ces mouvements divers : fixation de N,, apports de fertilisants azotés, et pertes
d’azote, se trouvent impliqués dans le ‘cycle de l’azote’ dont la représentation et surtout la
représentation simplifiée est fort répandue de par la littérature. Nous en donnons une idée
d’ordre général à la figure 5 page 48 et une autre, simplifiée et conforme aux systèmes que
nous étudions, à la figure 33 page 213. Parmi les nombreuses références, nous retenons celle
de PIERI (1985) qui a l’avantage de mettre en relief trois aspects essentiels de ce cycle de
l’azote : (a) les compartiments, (b) les flux, (c) le fonctionnement interne. Malgré cette
simplification, il est hors de question de traiter tous les trois aspects (a), (b) et (c) ; en
particulier, nous n’analyserons pas les compartiments et le fonctionnement interne au niveau
de la plante et du sol, ce qu’ont fait par exemple SIBAND (1983) pour le mil, et GUIRAUD
(1984) pour le cycle interne de l’azote dans le sol. Mais nous rechercherons les facteurs
pouvant optimiser ce fonctionnement interne dans le sens d’une économie de l’azote
dans le système de culture.
23
Ihfin, nous privilégierons l’étude des flux (inputs et outputs) incluant
I’absorptiicon d’azote par les plantes, sans pour autant approfondir l’étude des processus
chimiques et biologiques qui alimentent ces différents flux.
2 - Les objectifs et leur réalisatr
Notre objectif est l’étude de la répartition et du devenir de l’azote dans les différents
compartiments du système sol-plante afin d’arriver le plus précisément possible à. la
iquantificanon des inputs et des outputs. Les résultats obtenus sont alors utilisés pour dé.finir
les principes régissant la maiitrise du bilan azoté au niveau du système de culture, en vue
Id’augmenter la production cerealière, avec le minimum d’engrais azotés, sans entamelr le
capital sol .
Le problème des systèmes agricoles ainsi posé (nécessité de l’intensification:1 et
l’objectif ainsi défini (maîtrise,= du bilan azoté et économie de l’azote) nous conduisent à
]Préciser notre plan de travail qui permettra de mettre en oeuvre la stratégie adoptbe pour
atteindre ll’objectif visé, le tout sinscrivant dans une démarche scientifique globSale.
N~cws distinguons qua.tre phases dans notre démarche scientifique :
. une phase descriptive à partir d’observations et d’enquêtes au champ ;
. une phase reproductive par laquelle on tente de réaliser en milieu cot-môlé ou
:semi-contn%é, ou en laboratoire, un phénomène mis en évidence au champ ;
. une phase analytique dans laquelle on essaie de déterminer les facteurs en cause
et de comprendre la façon dont ils interviennent ;
.
une phase de retour au champ dans laquelle on étudie les traitements
susceptibles d’être vulgarisés.
La troisième phase devrait conduire à la généralisation et la quatrième à l’application
en milieu réel.
Notre stratégie d’économie de l’azote consiste d’une part, à utiliser au maximum les
légumineuses pour enrichir le pool d’azote du sol et d’autre part à déplacer le flux de
consommation de l’azote du sol, (de la légumineuse (en lui assurant cependant le minimum
vital pour sa productivité) vers la céréale qui doit exploiter au mieux ce pool ld’azote du sol
en vue d’konomiser les engrais azotés. Par ailleurs, on cherche à réduire le plus possible
24
les pertes d’azote provenant de l’engrais. Cette stratégie s’applique au système de culture
composé de la céréale et de la légumineuse en rotation.
Dans notre étude, l’azote 15 est utilisé comme traceur, afin de suivre qualitativement
et quantitativement le devenir de l’azote engrais dans le système sol-céréale, et d’évaluer
quantitativement la part respective des trois sources d’azote : l’atmosphère, le sol et l’engrais,
dans la légumineuse.
Notre plan de travail comprend quatre volets successifs :
a) l’élaboration de méthodes et techniques qui permettent de quantifier les flux d’azote
in situ et d’apprécier le degré de réalisation de la stratégie mise en oeuvre ;
b) l’application du volet (a) à l’étude de l’optimisation de l’utilisation de l’azote du
sol et de l’engrais dans le système sol-céréale ;
c) l’application du volet (a) à l’étude de la contribution des légumineuses au pool
d’azote du sol ;
d) une tentative de formulation d’un diagnostic sur l’évolution de la fertilité azotée du
sol fondé sur la connaissance des principaux flux d’azote dans les systèmes (inputs et
outputs).
On pourra ainsi vérifier la validité de certains systèmes de culture actuellement
pratiqués et simuler des systèmes possibles compte-tenu des voies d’optimisation étudiées aux
volets (b) et (c).
26
CHAPITRIE i - CADRE DE L.‘ETWDE
1.1 - Le milieu climat - SO~I - végétation
I:l.1 - Le climat
I:l .2 - Les sols
1.2.1 - Caractéristiques des sois sur sable quaternaire
1.2.2 - Caractéristiques des sols sur Continental Terminal
1.2.3 - Evolution annuelle du taux d’azote rninéral des sols.
1.2.4 - Description des sols des différents essais.
I:l.3 - La végétation
1.2 - $i&ation aaricole ceréalière orésente et en oersctive au Sénégal.
28
Dans ce chapitre nous abordons deux points: (a) description du milieu climat - soi -
végétation, (b) aperçu de la situation agricole céréalière présente et à venir au Sénégal. La
raison du point (b) est de montrer l’actualité et l’importance d’une stratégie sur l’économie de
l’azote dans la mise en oeuvre du Plan céréalier national (objectif an 2000), stratégie dans
laquelle les légumineuses doivent jouer un rôle capital.
1.1 ” Le milieu climat - sol - véaétation
La dégradation des écosystèmes des pays sahéliens résulte de l’interaction de deux
facteurs indépendants : l’un circonstanciel et naturel : phase de raréfaction des pluies ; l’autre
humain et resultant de causes anciennes et à effet cumulatif : la dégradation croissante des
sols, conséquence en grande partie de la suppression des jachères, processus inéluctable dû
en particulier à la poussée démographique des trente dernières années.
1.1.1 - Le climat
Le climat de la zone tropicale sèche africaine, en particulier celui du Sénégal, se
caractérise par une opposition tranchée entre une saison des pluies dont la durée varie entre
trois et cinq mois et une saison sèche pendant laquelle la pluviosité est nulle.
Les isohyètes généralement retenues pour caractériser les zones écologiques sont
calculées sur une moyenne de trente années entre 1930 et 1960 (figure 1). Cependant, la
détérioration du régime pluviométrique depuis une quinzaine d’années a conduit les
bioclimatologistes à modifier les isohyètes (figure2) et retenir des seuils de probabilité de pluie
de 20, 50 et 80 %, en vue d’accroître les chances de succès agricole (figures 3 et 4 et
tableaux 1A et 2A en annexe). Selon DIAGNE et VANDERSHMIDT (1989 non publié), à la
probabilité d’atteindre ou de dépasser cinq années sur dix la pluviométrie, au Sénégal :
- à la limite nord, en zone sahélienne, où la moyenne était de 400 mm, on enregistre
seulement 200 mm ;
- au centre, en zone soudanienne, où la moyenne était de 800 mm, on enregistre
seulement 500 mm ;
- au sud-ouest, en zone sub-guinéenne où la moyenne était de 1400 mm, on enregistre
seulement 1000 mm.
29
O’ESSAIS
E T D E S U I V I
y
-
-
-
Z O N E S O J A ‘. H A I S
130
lUIO
15013
1600
17OQ
II””
BISSAU
,-
Figure 3. : Carte géographique du ~Skgal précisant l’implantation des essais, des isobyè!tes (1930
à 1960) et de la zone de culture du soja et du Ms.
3 0
17
16
15
1‘
13
12
I
8
I
1
t
I
J2Y
2s
..A2 -
- /s9*
/
VENNES ANNUELLES
IELLES E N MM
ri
w
Ii
12
Figure 2: Isohyètes correspondant à la période 1968-1987 pour Ebnbey, Hioro et Séfa et 1972-1987 pour
l%ilw&ba. Pluvio&.rie atteinte ou d@azisbe a la probabilité de 50 1. Isotbenes annuelles
et principaux clhats d’aprés ADMS et (1965).
‘un USI-.P--
_u-w-m-
.
,,._- __ I” ..,. --.
.
.
--
__-<.I
31
r---i-7--v-i--r---r--l
+ 2 ans suT 1~ 437 ~flm
o 5 ans sur 10 3;!:! mm
.--
Thilmakha
1972-1987
' f3anssur lOZ%i mm
12c - -
9c - -
2
$ --
6 0 - -
30 - -
.--
OL0, Mai 3 Juin 6 Juil. 9 Août 12 Sept. 15 Oct. 18 Nov. 21
r--i--7--v--7--7--r-r-~ + 2 ans sur 10 553 mm
Bambey
0
1968-1987
5 ans SUT 1 0
438 mm
.
1 2 0 -
8’ a n s SUT 10 378 mm
_.
i
$ 90 --
?
!Z
fi
-.
ZL: 60 --
30 - -
3
“
O
*
Figure :I : Espérance de pluvior&.rie 2, 5 et 8 années sur 10. Stations de Thilmakha et de Bambey.
D’aprés DIAGN et VMD- (non publié).
32
+ 2ans SUT 10 822mm
0 5anssurlO 586mm
?? 8anssurlO 516mm
60 t-
l-
300 i
0 Mai 3 Juin 6 Juil. 9 Août 12 Sept. 15 Oct. 1 8 Nov. 21
+ 2anssur 1 0 1089mrn
0 5ans sur 1 0 96Omm
.
8 ans sur 1 0 745 mm
” 0
Juin 6 Juil.
9 Août 12 Sept. 1.5 Oct. 18 Nov. 21
Décades
Figure 4 : Espérance de pluviomkie 2, 5 et 8 annbes sur 10. Stations de Nioro et de Séfa.
D’aprés DIME et VAIID-
(non publieS).
3 3
Pendant la saison des pluies, la demande évaporative d’origine climatique (évaporation
d’eau libre en bac normalisé classe A) passe en moyenne de 3,5 mm jour-’ au sud a 52 mm
jour’ au nord (DANCETTE 1976).. Ces variations correspondent à une augmentation des
conditions d’aridité vers le noird : faible pluviosité, températures élevées, degré d’hygrométrie
faible, vents forts et végétation clairsemée.
‘,.1.2 - Les sols
I-es sols supportant les cultures pluviales (cultures sans autres apports d’eau que la
pluie) sont principalement des sols sableux ferrugineux tropicaux avec nette prédominance de
la kaolinite dans la fraction argileuse et secondairement des sols à tendance calcimorphe et
vertlque plk~s ou moins riches en montmorillonite.
On doit distinguer suivant le matériau marental, deux grands types de sol : ies sols
sur sable quaternaire et les rsols sur matériau sablo-argileux du Continental Termiinal (grés
argileux dll’origine continentale provenant du démantèlement du Fouta-Djallon).
Les premiers sont représentés dans la zone septentrionale à pluviométrie comprise
entre 300 et 700 mm, tandis que les seconds intéressent les zones méridionales à plus forte
pluviometrie comprise entre 700 à 1300 mm (figure 1).
1.1.2.1 ~ CaractéristiauE des sols sur sable quaternaire :
- sol beige à horizon peu différencié ;
- ,teneur en matière organique inférieure à 1 % ;
- ,teneur en azote total inférieure à 0,015 0 ;
- granulométrie : argile
<
5 %
limon
,.
2 %
sable fin
<
70 %
sable grossier :
25 %
- capacité d’échange :
. somme des bases ‘échangeables 2 2,0 meq 100 4
. capacité totale d’échange
1 2,2 meq 100 g.’
- :pH (H,O) : environ 6,O.
34
Tableau 1
-
-
-
- : Les grands types de sols (d'après HAIGNIEN 1965)
l
I
TYPES OE SOLS
, ROCHES MERES
; POSITION TOPOGRAPHIQUE ;
CARACTERISTIQUES
I
I
Sols ferrugineux
* l
,
(Sols 'diors' ,
I
I
, Sols formes sur dunes de , - Sols tres sableux : 2 à 4 X
, tropicaux lessivés (sur dws de
(Sables dunaires
sable sur topographie
d'argile ; tr&s profonds, lessi-
I
,
I
,sable
f plane
vés en fer ; matiere organique
l
,
P faible teneur et mélang6e dans ,
le profil ; très pernkables
l
I
I
I
-,
I
I - Sols legers.
/
I
Intergrade
, En position dépression-
- Sols sableux, plus argileux :
Sols ferrugineux
, naire (marigots, anciens
3 a 8 X d'argile ; plus lourds
,_
et sols vertiques
, bras de cours d'eau)
et mieux structurés que les
i
"diors"
I
I
- Horizon hwnif&re bien ,
I
I
llliît-&
I
I
I
' - Présence de montmorillonite.
I
I
I
I
I
I
I
- Faiblement argileux en surface
i
i
I
(8 a 12 I) ils deviennent très
,
I
;Sols rouges
Sur relief a profil con- ,
argileux en profondeur jusqu'a
,
I
,typiques
, vexe, systknes de pla-
50 Z d'argile ; la différencia-
,
I
, teaux interfluves...
1 tion des horizons pédologiques ,
'
Sols rouges
I
est faible et peu apparente.
I
- Sols profonds
f ferrugineux
l
I
I
, tropicaux lessivés
- Sols moins profonds, plus lessi-
1
sur roches et col-
I
Sur plateaux
vés que les sols rouges typi-
,
, luvions du Conti-
' ques ; pt-kence de traces de
,
nental terminal
'
remaniement (ddbris poterie,
l
I
I
1 charbon, morceaux de cuirasse
démantelée)
, Localis& sur versants
i Variations latérales portant sur
,
, et les zones de raccor- , les horizons A et AB sur une tooo- /
/
1
i
; dement
séquence;ces sols sont internédiai. -1
I
I
I
i E;,;:tre les sols rouges et les
I
I
-1
I
IHatériau
1 Localisés sur les pla-
- Horizons bien differencies argi-
, Sols beiges ferru-
,du continental
, teaux où le r6seau hy-
,
leux, plus de 50 X d'argile en
, glneux tropicaux
drographique est discon-
I
,
,
profondeur. Lessivage important
lessivés à taches
, tinu et rare. Topographie,
(taches et concrétions). Repré-
I
et a concrétions
I
I
, plane (bas plateaux)
,
sentent le terme ultime du lessi-
I
'1
i
vage en sols ferrugineux tropi- ,
Caux.
l
I - Tendance à l'hydromorphie
i Sols vertiques
l'argiles noires1 Affleurement de i W du Sonégal ; notamment
f Epaisseur moyenne de 80 à 100 cm.
,
,mernes a attapul-,
presqu'fle du Cap-Vert
l
I
, Riches en argile (40 ?J 70 % de
!
I
I
,gite et forma-
, et plateau de Bargny
montmorillonite presque pur). Pau-
l
I
,tions mamo- ,
, vres en matiere organique.
I
I
calcaires
I
I
!
, Sols sulfates acides et "tarin"
,Formés sur
, Littoral Sud du Sénégal 1 - Population caractéristiques de
,
I
(d'anciennes
, depuis la Petite Côte
I mangrove
I
I
Ivasiéres
, jusou'en Casamance (Sud) , - Sols salés à alcalis
I
, Sols "holalde"
,Alluvions
i Le long de la vallée
l Sols â caractéristiques vertiques ,
l
Ifluviatiles
l
des fleuves
I
l
l
IGrès argileux
, - Le soaraet des plateaux 1 Surface d'érosion trés étendue im- I
I
IRoches graniti-
I
- Le long des axes de
, propre à la culture et irréversible,
I
Cuirasses ferrugineuses
Iques
, drainage
l
/
I
(Roches volcani- ,
I
I
I
lques
I
I
I
1.
I
I
l
?? en caractbre gras : les sols etudles.
35
1.1.2.2 - Caractéristiaus des sols sur Continentâ. Terminal
‘- sols beige ou rouge à horizon humifère de 0 à 15 cm bien marqué ;
,. teneur en matière organique voisine de 1 % (sols ferrugineux tropicaux) ;
<m teneur en azote total comprise entre 0,015 et 0,025 % ;
- granulométrie :
., argile
<
12 0
. limon
”
5 %
. sable fin
<
60 %
. sable grossier
.”
30% ;
- (capacité d’échange :
. somme des bases khangeables
.:
3,0 meq 100 g ’
. capacité totale d’échange
1
3,5 meq 100 g’ ;
- :pH (H,O) : environ 6,3.
Ces deux types de S~OIS présentent des qualités physiques médiocres: structure peu
développée, trés faible stabilité structurale, trés mauvaise rétention de l’eau (faiblesse du
complexe colloïdal) : réserve en eau facilement utilisable (R.F.U.) de 3 à 10 % et trés faible
teneur en phosphore assimil,able, inférieure à 10 ppm. Les sols sur sable quaternaire se
classent toujours parmi les P~LIS pauvres mais présentent des potentialités agricoles
relativement élevées lorsqu’ils n’ont pas été dégradés par une surexploitation.
On observe sur ces deux “groupes” de sols une augmentation de la teneur en azote
total Suiva[nt le gradient pluviométrique.
1.1.2.3 - Evolution annuelle de la teneur en azote minéral des sols
La plus grande partile de l’azote se trouve dans le sol sous forme organique. On
observe cependant une accumtulation d’azote minéral, essentiellement sous forme amnnoniacale,
au cours de la saison sèche. Cette accumulation d’azote ammoniacal résulte du miaintien de
l’activité de la microflore ammonifiante à des pF supérieurs à 4,2 (DOMMEFIGUES et
MANGENIOT 1970). Dès les premières pluies, l’activité des germes nitrifiants est explosive
(BLONDEL. 1970) ; #e taux de nitr#ate du sol croît brutalement. Cette période d’accumulation
d’azote nlitrique dans le sol est tr&s fugace. La disparition de l’azote nitrique serait la
résultante de la lixiviation et de l’immobilisation.
36
L’intensité des phénomènes de minéralisation en début de saison des pluies est un
argument majeur en faveur du semis précoce.
Par la suite, la minéralisation nette devient nulle sauf si l’irrégularité des pluies
entraîne un hygropériodisme marqué pouvant réactiver la minéralisation de l’azote par effet
BIRCH (BIRCH 1958) ; ce phénomène a été observé à Bambey en 1972 (GANRY 1980).
Lorsque le sol est en phase de minéralisation nette nulle, les céréales, par contre, sont
généralement en phase d’absorption active de l’azote minéral. En présence de ce double
processus apparemment paradoxal, l’hypothèse d’une minéralisation et d’une nitrification
rhizosphériques fut émise par DOMMERGUES (1969 non publié) et confirmée par la suite
(BLONDEL 1970, GANRY 1973).
1.1.2.4 - Descriotion des sols des différents essais
Les sols sur lesquels ont été réalisés nos essais, afin de mieux situer leur place dans
l’ensemble des grands types de sols cultivés au Sénégal, sont donnés au tableau 1
représentant. cet ensemble (ils y apparaissent en caractère typographique “gras”). Les tableaux
récapitulatifs des essais menés sur céréales et légumineuses, renvoient à ces types de sol
(tableau 4 et 21 pages 78 et 159).
1.1.3 - La véaétation
La végétation, qu’elle soit naturelle ou cultivée, est influencée par les caractéristiques
du sol, notamment par ses propriétés physiques. Inversement, elle exerce une action directe
sur les propriétés des sols et le profil cultural, et intervient sur les rendements agricoles des
plantes qui lui succèdent. Dans notre stratégie de recherche, déjà définie en introduction, qui
doit permettre, rappelons-le, d’oeuvrer conjointement dans le sens: (a) d’un accroissements de
la productivité du sol, (b) d’une économie maximale de l’engrais azoté,(c) d’un maintien de la
fertilité du sol, les légumineuses, *’ outre leurs multiples rôles, notamment d’oléagineux et de
protéagineux, sont perçues comme pourvoyeur essentiel d’azote exogène (N2) bon marché au
système de culture et en particulier au système producteur de céréales. C’est la raison pour
laquelle il nous parait utile de décrire d’un point de vue agro-écologique les légumineuses
cultivées et spontanées au Sénégal. Nous distinguons :
- les légumineuses à graines ;
- les légumineuses fourragères ;
- les légumineuses spontanées (arbres et plantes herbacées).
37
Nous exposons à part le problème céréalier dans son contexte alimentaire et
economique hié étroitement au problème de l’engrais que nous évoquons également. Nos
sources d’informations proviennent. du Ministère du Développement Rural (M.D.R. 1987).
1.1.3.1 - Léaumineuses à graines
I-es principales légumineuses à graines des zones tropicales semi- arides sont
l’arachide (Arachis hypogea) et le niébé (Vigna unguiculala) anciennement cultivées, et le soja
(Glycine max) nouvellement introduit en Afrique.
&achis hmoaea (arachide)
Cette légumineuse oléagineuse industrielle et secondairement vivrière est de loin la
plus cultivée dans les sols sableux de la zone tropicale seche entre les isohyètes 3OC: et 1200
mm : (a) pour des raisons économûques d’abord, sa culture a été développée après lI!345 pour
satisfaire les fortes demandes en C:orps gras de l’Europe. C’est ainsi qu’à cette date, de vastes
étendues forestières’ furent dérfrichlées’ dans le sud du Sénégal pour en permettre la culture et
accroître les exportations vers l’Europe. A l’heure actuelle, au Sénégal, environ un million
d’hectares sont cultivés avec un effort national d’intensificai.ion. Ces exportations restent le
pivot de l’économie nationale ; (b) pour des raisons “agro-écologiques” ensuite, l’arachide est
souvent la. seule culture de legumineuse possible dans la rotation, dans les zones soudano-
sahéliennes. Jusqu’à I’isohyète 800 mm, l’arachide entre dans la rotation avec le mil une année
sur deux ou trois; entre 800 et 1100 Imm, elle entre en rotation avec le mil, le sorghc, le maïs
et le cotonnier une année sur deux (exemple : maïs ou mil - arachide - sorgho - awchide) ou
une année sur quatre (exemple: maïs ou mil - cotonnier - sorgho - arachide) (NICOU 1978).
En 1986, (année à pluviométriie favorable, le rendement rnoyen en gousses a été de ‘1050 kg
ha.’ sur une surface de 800.000 ha.
L’adequation des cycles vegétatifs et pluviométrilques permet sa culture sous tous les
isohyètes. Les arachides dont le cycle végétatif est de 90 jours ont des besoins hydriques
d’environ ,420 mm. Pour les cycles de 120 jours les besoins hydriques sont d’environ 600 mm.
II est donc manifeste que les arachides à cycle végétatif court auront le plus de chance de
réussir dans les zones à pluviométrie inférieure à 650 mm en moyenne, soit 450 mm au seuil
de probabilité de pluie de 501 %. (Rappelons qu’à Bambey, cinq années sur dix, on enregistre
des pluviométries inférieures à 450 mm).
38
Giycine max (soja)
Dans les zones à pluviométrie supérieure à 700 mm, le soja est sans aucun doute la
légumineuse à la plus forte potentialité de production protéique. Au Sénégal, le rendement
moyen obtenu en station varie de 25 q M.S. ha” à Nioro (isohyète 900 mm) et 30 q
M.S ha-’ à Séfa (isohyète 950 mm). Traditionnellement, cette légumineuse n’est pas encore
cultivée en Afrique de l’Ouest tropicale sèche, mais son développement est prévisible. Au
Sénégal, aprés un essor significatif qu’on peut résumer en trois étapes: (a) une phase de
recherche appliquée poussée (LARCHER et a/. 1984), (b) un développement amorcé avec
succés en milieu rural, (c) une inscription dans le Plan alimentaire national, pour des raisons
objectives difficiles à comprendre, cet essor a été stoppé.
Viana unauiculata (Niébé)
L’intérêt de cette culture vivrière est considérable dans la zone soudano-sahélienne
septentrionale où, en saison sèche, elle constitue souvent la principale ressource vivrière des
populations, grâce principalement à son cycle végétatif très court (75 jours semis-récolte).
Malheureusement, ses rendements stagnent (en moyenne 450 kg grains ha.’ sur 115.000 ha”
en 1986) en raison vraisemblablement d’une application insuffisante des techniques ; son
extension est aussi freinée par des problèmes phytosanitaires et de commercialisation non
encore résolus. Le niébé est très souvent cultivé en culture associée avec le mil ou en culture
dérobée après celui-ci. Sa fixation de N, est assurée par les mêmes bradyrhizobiums que ceux
de l’arachide (Groupe cowpea).
1.1.3.2 - Les Iéaumineuses fOUrraaères
La culture fourragère et notamment les légumineuses fourragères sont l’objet d’un
intérêt croissant dans les zones soudano-sahéliennes et soudano-guinéennes et en particulier
dans les zones où la paille d’arachide ne permet pas de satisfaire les demandes en fourrage
de l’embouche et de l’élevage sédentaire. La sédentarisation de l’élevage timide pour l’instant,
conséquence de l’intensification des systèmes agraires d’agriculture attelée, se traduit par une
utilisation plus intensive des produits cellulosiques avec un mélange équilibré de paille
d’arachide et de mil. Mais ces pailles sont insuffisantes. Compte tenu de la pauvreté en azote
des pâturages naturels, une source de matière azotée digestible apparaît nécessaire au
développement de cette valorisation des produits cellulosiques. (voir page 224).
.39
Les surfaces en Iégurnineuses fourragères dans l’assolement, à même de fournir ce
complément de matière azotee pour l’élevage, doivent permettre, en outre, d’augmenter les
apports d’azote autres que l’engrais clans le système de production et de retrouver les effets
bénéfiques’ de l’ancienne jachère dans l’assolement.
Parmi les espèces en cours d’introduction les Stylosanthes (herbe) et rleucaena
(arbuste riche en protéines) semblent prometteuses. Stylosanthes hamata et ,Leucaena
leucocephala justifient l’inoculation ; en revanche, Stylosanthes humilis peu spécifique vis-à-
vis des rhizobiums ne la justifie pas (OBATON 1974). Pour les zones humides, sous une
pluviometrie minimum de 908 mm, Slylosanthes guanensis doit être préféré.
11.1.3.3 - Les Iéaumineuses spontanées
Parmi les légumineuses spontanées, on doit distinguer les arbres des plantes
herbacées.
L’arbre légumineuse le pfus important de la zone soudano-sahélienne est l’Acacia
albida. De nombreux auteurs : CHARREAU et TOURTE (1967) JUNG (1969), DANCEllE et
POULAIN 1(1968) et DANCETTE et HALL (1979) ont montré l’importance de cet arbre dans les
système:s agraires : (1) en agriculture traditionnelle sénégalaise de type sérère il peut
compenser, sous son couvert, le manque de fertilisation chimique, (2) ses avantages
agroclimatiques sont indéniablles (brise-vent notamment). Une question reste cependant posée:
l’apport d’azote au sol réalisé lorsque ses feuilles tombent en début de saison de culture
(apport ident.ique à celui d’un engrais vert en début de cycle végétatif dont l’azote semble a
priori exogène au système sol-arbre) provient-il du sol, de la nappe phréatique ou de la
fixation symbiotique de N, ?
Avec de nombreux autres acacias sahéliens, ces arbres jouent un rôle aliimentaire
(survie IJIJI cheptel due en girande partie aux acacias, en fin de saison sèche), Wchnique
(gomme de l’Acacia sertegal, bois de chauffage) et social (médecine traditionnelle).
Les légumineuses herbacees spontanées ont été observées par OBATON (1974) qui
remarque que la nodulation est présente partout mais souvent faible (exemple : Vign,a sauvage
8-10 nodules, Vigna cultivé 53 nodules). SIBAND (1974) remarque que les forêts du Sud
Sénégal (pluviométrie 1000 - 1200 mm) abritent une population herbacée essentiellement
graminéenne sans légumineuses, exigeante en azote ; en revanche, les sols anciennement
cultivés ;au delà de 13 ans de défriche, “fatigués” et pauvres en azote, abritent des
Iégumineiuses (Indigofera, Rhynchosia, Sesbania, Vigna et Cassia).
40
1.2 - Situation agricole céréalière orésente et en nerspective au Sénéaal (M.D.R 1987)
Le Sénégal est un pays consommateur de céréales, beaucoup plus que de tubercules.
Les principales céréales cultivées sont dans l’ordre décroissant : le mil, le sorgho, le riz et le
maïs.
En 1986, pour une production totale de 890.000 tonnes, soit 620.000 tonnes
d’équivalent produit consommable (E.P.C), la proportion et le rendement moyen (entre
parenthèses) de ces quatre céréales ont été de 54 % (586 kg ha-‘), 15 % (961 kg ha.‘), 15 %
(2044 kg ha-‘) et 13 % (1139 kg ha“). Pour les mils et sorghos, les objectifs nationaux de
production ont été atteints, malheureusement les rendements du mil stagnent toujours. Pour
le maïs, la production accuse une baisse sensible due principalement à la chute des
rendements qui passent de 1450 à 1150 kg
ha-’ laissant poindre un processus inquiétant compte tenu des objectifs de production visés
pour la prochaine decennie. L’équilibre vivrier a été rétabli par l’importation de riz
(350.000 t) et par l’aide alimentaire.
L’objectif de l’an 2000 est de porter le taux de couverture des besoins céréaliers du
pays par la production interne, de 52 % à 80 %, en augmentant la production respectivement
pour le mil/sorgho, le riz et le maïs pluvial : de + 15 %, de + 520 % (le riz pluvial représentera
19 *h de la production rizicole irriguée) et +235 %. Cet accroissement de la production
céréalière sera principalement obtenue par une augmentation des rendements dont les
prévisions sont de 700 kg ha” (t 10 %) pour le mil/sorgho, 6800 kg ha” (t 240 %) pour le riz
irrigué, 1706 kg ha-’ (t 50 %) pour le maïs pluvial. L’extraordinaire augmentation espérée des
rendements du riz ne pourra résulter que de la mise au point de nouvelles technologies dans
le delta et la vallée du Fleuve Sénégal. Une production de maïs irriguée de 13.000 t est
prévue, mais elle représentera seulement 5 96 de la production escomptée en maïs pluvial.
En culture pluviale, le maïs devrait donc connaître un développement spectaculaire
dans les années à venir. En zone soudanienne sud (isohyètes 700 à 900 mm), le sorgho cédera
ses surfaces, au maïs, ce qui se fait déjà progressivement ; plus au sud (isohyètes 900-1200
mm), le maïs, avec le sorgho, entreront dans la rotation avec l’arachide ou le soja et le
cotonnier.
L’analyse des besoins alimentaires actuels, qui sont pour les populations rurales de
49% de mil/sorgho, de 38 % de riz, de 8 % de blé et seulement de 5 % de maïs, met en
relief l’intérêt de la production milicole, mais montre, compte tenu des objectifs nationaux, la
nécessité d’une valorisation alimentaire du maïs, qui devient une priorité nationale.
41
La réduction du deficit alimentaire national rencontre des contraintes d’ordre
climatolog~iqwe, démographique, agronomique et phytosanitaire qui peuvent surgir séparément
ou en association. La contrainte agronomique est sans d’oute celle sur laquelle I’homrne peut
avoir le plus d’emprise miais elle est paradoxalement la plus menaçante en raison
principal~ernent de la dégradation croissante de la fertilité des sols et de l’insuffisance des
efforts déployés pour lutter contre ce fléau ; pourtant, résoudre les problèmes qu’elle soulève,
atténuerait les préjudices dus aux autres contraintes! Parmi les causes de cette dégradation,
la plus évidente est I’insuffisanc:e des fumures minérales et la régression dans
l’approvisionnement des engrais azotés. Cette insuffisance n’apparait pas au niveau national
dans la consommation des elngrais ternaires NPK, mais ‘on observe toujours une tendance à
la désaffection des céréales au profit des cultures industrielles pour cet engrais NF’K. celles-
ci nécessitant environ 20.000 t contre 17.000 t pour celles-la (année 1987) ; en revanche, la
régression est nette pour l’urée dont l’approvisionnement national est destiné à 75 % aux
céreales. En totalité, 7.400 t d’urée seulement ont été commandées en 1987 représentant
respectivement pour le mil/sorgho, le riz et le mais, 0 %, 60 % et 30 %, alors que les besoins
tournent autour de 15.000 t ? Cette insuffisance de la fertilisation azotée est surtout liée au
mode de cession (prix et crédit) et de distribution de l’urée.
C(ette brève analyse de la production actuelle et des perspectives de dével’oppement
des céréales nous amène àl faire uln diagnostic et souleve des questions cruciales :
- les rendements du mil obtenus en parcelles sans engrais azoté dans nos essais au
champ somt faibles, de l’ordre de 600 kg ha-’ ; ils sont du même ordre que ceux du reste du
pays; or, le rnil est la seule céréale à ne pas recevoir d’engrais azoté simple alors qu‘il reçoit
de l’engrais t:ernaire NPK (M.D.R. ‘1987) ; la principale raison de la faible productivitcé milicole,
endémique, n’est-elle pas la faible fertilité azotée des sols et l’absence de fertilisation azotée?
- Ile rendement moyen du maïs au niveau national est satisfaisant comparativement aux
rendements obtenus en expérimentation au champ. L’ext:ension considérable prévue de cette
céreale exigeante en azote, requiert un accroissement proportionnel des approvisionnements
en engrais azotés. Cette extension ne risque-t-elle donc pas d’être compromise si les difficultés
actuelles (du marché de l’urée ne sont pas résolues ? En tout état de cause, l’accroissement
de I’efficience de l’urée sur maïs est un impératif en raison du lourd investissement financier
qui va Ê!tre demandé. A titre d’exemple, dans l’hypothèse favorable d’une réalisation à 80 %
des objectifs nationaux, à savoir : (a) une production annuelle de 200.000 t de maïs, grain, (b)
un rend~ement moyen de 1.500 kg M.S ha-’ obtenus par un apport de 150 kg d’urée ha”,
42
(c) une productivité de l’unité d’azote de 15 (voir glossaire), la quantité d’urée nécessaire sera
de 20.000 t an-‘, soit dix fois plus grande qu’en 1986 ! Un accroissement de la productivité
de l’unité d’azote urée de 15 à 20 (voir glossaire) qui est techniquement possible (ce que nous
montrerons au chapitre IV), entraînerait une économie de 5000 t d’urée !
4 3
CHAPITRIE I I - LES ELEMENTS RU BILAN AZOTE
II.1 - h-approches du bilan de l’azote dans I’acyosystème
Ill. 1 .l - Bilan sur plusieurs années (Premiere approche)
ILl.;! - Bilan réel des diffkrents flux d’azote (‘5N) (deuxième approche)
11.1.3 - Bilan “troisième approche” : détermination des outputs inconnus.
II.2 - Bilan de I’enarais azoté dans le svstème sol-plante
45
Avant de préciser la nature de l’importance des termes (les “entrées” ou inputs, les
“sorties” ou outputs) du bilan de l’azote, il est nécessaire de bien préciser le niveau où doit
se situer cet.te évaluation. En effet, si la notion d’input ou d’output est sans ambiguïté en ce
qui concerne les engrais minéraux, la fixation biologique de W,, les pertes par lixiviation ou
dans l’atmosphère, elle nécesite une clarification en ce qui concerne la fumure organique, les
exportations par les récoltes et d’une façon plus générale les transferts de fertilité. A cet
égard, il convient de distinguer les restitutions organiques et minérales dues à la culture en
place, des apports exogènes qui réalisent en fait un transfert de fertilité. L’avantage de celles-
là en système cultural amélioré est de freiner la baisse du niveau de fertilité alors que celles-
ci (exogènes) sont susceptibles d’enrichir le capital fertilité - clu moins de le maintenir - mais
à des degrés différents selon les dimensions de l’unité de production à laquelie on s’adresse:
- le Champ
Le champ est le support du système de culture. La continuité d’un système de
culture engendre un agrosystème désigné ainsi par analogie avec I’écosystème sous végétation
naturelle.
A, l’échelon d’une exploitation, on peut fertiliser un champ par des matières
organiques provenant de cette exploitation mais toujours aux dépens d’une autre surface
productive. De ce fait, la surface exploitée est inférieure à la swface productive. Au
niveau de I’agrosystème, l’animal est perçu comme une étape dans le recyclage des résidus
de récolte ;
- le bassin versant
Ce terme désigne en géomorphologie un ensemble de sols en pente qu’on peut
distinguer selon leur position topographique : (a) plateau, (b) ‘sommet de la pente, (c) bas de
la pente. (d) dépression ; ces sols sont soumis à deux processus : l’érosion et le lessivage
oblique opérant ainsi un transfert de fertilité du plateau vers la dépression. Un autre transfert
de fertilité peut être dû aux animaux dont le parcage a lieu dans la dépresssion ;
- I’exbloitation
L’exploitation est le lieu de réalisation du systeme de production. Les résidus de
transformation des produits agricoles (rizeries, décortiqueries), les composts urbains et les
produits forestiers, peuvent contribuer à maintenir la fertilité d’une exploitation, mais, même
disponibles, ils seraient insuffisants en système amélioré ;
46
- le pays
D’une façon générale, sans apports exogénes à l’unité de production considérée,
les seuls produits de l’unite ne peuvent obvier aux déséquilibres minéraux apparus ou
apparaissa.nt (hormis peut-être les pays chauds forestiers). C’est ainsi qu’à l’échelle d’un pays
comme ‘$e Sénégal on peut calculer grossièrement, ce que représentent les déperditions en
éléments minéraux, en estimant la production végétale moyenne annuelle à 8!jO 090 t
d’arachide et 900 000 t de céréales (équivalent mil) (voir paragraphe 1.2 page 40 ). En
supposant que la situation actuelle est au mieux, à mi-restitution, c’est de l’ordre de 200 QOOt
d’engrais et 25 000 t de chaux qui sont chaque annbe prélevées du patrimoine foncier
(TOURTE: 11973, non publié). fvlême unie gestion des ressources en matière organique du pays
ne pourrait éviter ces déperditions et empêcher le bilan minera1 de devenir négatif.
Dans un système de culture, les flux d’azote : inputs, outputs et tranlsferts, se
distribuent autour de deux principaux pools : le sol et la plante. La figure 5 en est un modèle
d’ex.plication simplifié ; elle présente ces deux principaux pools avec leurs inputs, outputs et
transferts. L’ensemble est inspiré de WETSELAAR et GANRY (1982).
Le pool azote plante peut être divisé en trois sous pools selon l’origine de l’azote:
(a) azotle provenant de la fixation (de N, (légumineuses et non légumineuses), (b) azote
provenant de la minéralisation de la matiere organique, (c) azote provenant de l’engrais. Le
calcul de ces différents termes est examiné ci-après.
Le pool azote plante reçoit l’azote à travers les processus d’absorption d’azote à
partir du sol, à partir de la fixation symbiotique de N, d;ans une moindre mesure à partir de
l’atmosphère (par absorption d’ammoniac). IP perd son azote à travers les proc:essus de
volatilisa&ion ammoniacale à partir des parties aériennes (pertes gazeuses), et essentiellement
de récolte. La durée de vie du pool azote plante est cellle de la saison de culture pour une
culture anmuelle mais peut durer plusieurs années dans Ile cas de plantes pérennes.
L.e pool azote sol est souvent considéré comme le résultat de la combinaison de
trois sous-pools : (a) sous-pool d’azote minéral, (b) sous-pool d’azote minéralisable sens strict
(c) sous-pool d’azote organiclue biologiquement plus stable, avec des échanges permanents
entre eux résultant des processus d’immobilisation et de minéralisation.
F’ar sous-pool d’azote mobilisable, nous désignerons ci-après le stock d’azote
potentiellement disponible à la plante, donc par rapport à (b) ci-dessus, il s’agit cl’un sous-
pool d’azote minéralisable sens large. Le pool d’azote sol reçoit son azote (inputs) à travers
47
aes processus non bioiogiques et biologiques : précipitations (Np), fertilisation (NF), semences
(Nsem), fixation libre de N, (Nfix), restitution de s résidus de récolte incluant la biomasse
racinaire (Nr), matière organique transformée ou non par l’animal (NC). II perd son azote
(outputs) à travers trois processus majeurs : (a) volatilisation de NH,, dénitrification biologique
et secondairement chimique, ces dernières étant accentuées en conditions défavorables
d’acidité et de sécheresse (CHABALIER 1976) et brOlis, les trois désignés par NV, (b) lixiviation,
érosion et ruissellememt, les trois désignés par NI, (c) absorption d’azote par la plante
désignée par Ns.
L’importance des inputs et des outputs dépend largement des processus impliqués
dans les système étudiés. la rigeur des résultats dépend également de ces processus ; ainsi,
les résultats concernant les précipitations, les engrais, la fixation symbiotique de N,, la
mobilisation de l’azote par la plante à partir du sol, sont-ils relativement rigoureux tandis
qu’une incertitude assez grande affecte les résultats de fixation libre de N, (Nfix), de pertes
gazeuses (NV) et de pertes dans et sur le sol (NI).
Excepté pour l’absorption par la plante et la lixiviation, la majorité des autres
processus est de nature microbiologique, en particulier la fixation de N, et la dénitrification.
Ainsi, l’étude des flux d’azote dans I’agrosystème est-elle étroitement liée à l’étude
microbiologique de ces processus que nous n’aborderons pas dans notre étude mais pour
lesquels nous ferons référence aux auteurs qui s’y sont consacrés.
Les méthodes quantitatives d’estimation des flux in situ se résument en trois types:
les méthodes, qui consistent à comptabiliser l’azote dans les différents compartiments du
système sur une période de plusieurs années, les méthodes isotopiques : valeur A” et
“abondance naturelle”, qui s’appliquent aux légumineuses et aux céréales, et les méthodes
combinant les deux. C’est ainsi que nous distinguerons les bilans première, deuxième et
troisième approche.
II.1 - Les -roches du bilan de l’azote dans I’acyosvstème
11.1 .I - Bilan sur plusieurs années (première approche).
Sur une période de t années, on mesure les paramètres suivants :
A = No t ‘1, (inputs connus d’azote)
(1)
B = Nt t ‘1, (outputs connus d’azote)
48
.---
--
-----
-~
P r k i p i t a t i a n s ( N p )
Fixation symbiotique ds N2 (Nlfix)
l
Fertilisation(NF)
Absorption d’ammoniac
Fixation N2 (Nfix)
par las feuilhsa
Nappe souterraine
.
-
-
-
-
-
-
-
I-
-
-
-
Pi.qure 5 : Schéma montrant les deux principaux pools d’azote sol. et plante, avec leurs inputsl outputs
et transferts d’azote. D’aprhs WETSELAAR et GMRY (1982).
49
No et Nt représentent l’azote du sol, constitué par l’azote organique contenu dans
l’horizon agronomique (O-30 cm par exemple) et l’azote nitrique dans le profil (au moins
jusqu’à 2 m)l ; No représente l’azote du sol au départ (on pourrait prendre également l’azote
du sol en jachère nue après t années mais avec le risque, dans ce sol, de pertes d’azote par
lixiviation dues à l’absence de cultures) ; Nt représente l’azote du sol cultivé aprés t années.
Selon la figure 5, en considérant les inputs connus NF (engrais) et NC (matière
organique) et I’output connu Nex (exportations), les équations deviennent :
A = No + NF + NC
B = Nt + Nex
(2)
L’inégalité de A et de B permet d’établir si le système a été le siège de pertes
(A > B) ou de gains d’azote (A -C B).
De tels bilans permettent de faire ressortir les tendances à la dégradation ou à
l’amélioration de la fertilité du sol, mais ne permettent pas la quantification des flux : NV
(pertes azote engrais), NFix (N, fixé par la légumineuse) et N,s (azote prélevé par la plante),
essentiels dans une optique d’économie des engrais azotés en particulier et de l’azote en
général.
11.1.2 - Bilan réel des différents flux d’azote (deuxième approche)
Lorsque les différents flux d’azote, inputs et outputs, peuvent être quantifiés, un
bilan de l’azote peut être réalisé (HENZELL et VALLIS 1977, GREENLAND 1977, HEAL 1979,
WETSEIAAR et GANRY 1982, HERRIDGE 1987). Nous rappelons que les flux d’azote et les
transferts d’azote par rapport aux deux principaux pools : le sol et la plante sont schématisés
à la figure 5.
Inuuts d’azote
N F
= Engrais azoté
NC
= Azote de la matière organique conpostée avec (fumier) ou
sans (compost) les animaux.
NFix
Fixation symbiotique de 8,
??
Nfix = Fixation asymbiotique de N,
50
NP
:z Azote des précipitations atmosphériques (poussières et pluies)
NSem := Azote des semences
‘C, Inputs NF t N
??
C t NFix t Nfix t Np + NSem
(3)
Outauts d’azote
Nex = Exportation par les récoltes
Nl - Lixiviation, érosion et ruissellement
NV
Volatilisation, dénitrification et brûlis
??
2, Outputs = Nex t II1 t NV
(4)
AN
= 2, Inputs - 2, Outputs
(5)
AN
- Variation de l’azote total du sol dans le temps t
IDeux remarques s’ilmposent :
._ l’importance relative des flux d’azote est fonction du système de culture et de sa
situation tlopographique ;
- ii est impossible de mesurer tous les flux, des estimations sont alors nécessaires.
Dams les deux systèmes étudiés arachide-mil et soja-maïs, étant en situation de
topographie plane, nous considkons que les pertes par érosion et ruissellement sont
négligea.bles.
Nous donnons une application de l’équation 5 <au chapitre VI tableaux 29, 30 et 31.
Lorsque le système de culture approche de son niveau d’équilibre, les inputs
(essentiellement azote, phosphore et soufre) tendent à être compensés par les outputs (pertes
et exportations).
A l’équilibre, l’équation 5 devient :
:r, I n p u t s = t, (3lJtfXJtS
(6)
AN
=
0
5 1
Par référence au modèle mathématique généralement: utilisé (JENNY 1941, HENIN et
DUPUIS 1945) exprimant la variation du taux d’humus (sens large) en fonction du temps, nous
pouvons écrire, en évaluant cet humus par son azote total :
dN
-=-kJtH
(7)
d t
ou
N = azote total de l’humus du sol (sens large),
H apport annuel d’azote hmique incluant le système racinaire implanté dans la couche
??
considérée (il s’agit de la part des inputs allant au sol),
t temps en année,
??
k, = fraction de l’azote total de l’hums (sens large) disparaissant chaque année,
N, H et k, se référant à une profondeur donnée.
Au niveau d’équilibre, la variation d’azote total du sol dans le temps est nulle :
dN
--=
0
- - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - >
H = k, N
(8)
d t
Cette loi suppose que trois conditions soient préalablement remplies (GREENLAND
et NYE 1959 cités par CHARREAU et TOURTE 1967) :
- il y a une formation continue d’humus dans te sol ;
- le taux de synthèse de I’humus est constant et indépendant de la teneur globale en
humus du sol ;
- le taux de décomposition est variable et proportionnel au stock d’humus présent dans
le sol dans la gamme de variations induite par le niveau de H.
En zone tropicale, l’ensemble du cycle de la matière organique est accéléré ; il en
résulte que le niveau d’équilibre est atteint plus rapidement qu’en régions tempérées ;
DOMMERGUES et MANGENOT (1970) admettent moins de 10 ans en zone intertropicale.
Nous donnons une application des équations 6 et 8 au paragraphe 6 du tableau 36A
en annexe page 304.
5 2
$1.3 - Bilan troisième approche : détermination besoutputs inconnus
la combinaison des équations 2 et 5 prenant en C:ompte l’ensemble des inputs et
outputs permet d’égaler A et B :
,\\ :: No + ‘C, (inputs)
13 :: Nt t ‘EO (outputs connus) t ‘Et (outputs inconnus)
h := B
A = B implique :
‘C, (outputs inconnus) = No - Nt t (inputs,) - ‘E (outputs connus
Ikns ce cas, l’ensemble des inputs est mesuré pendant la période t, ainsi que le maximum des
outputs; No et Nt sont mesurés comme nous l’avons indiqué au paragraphe 11.1.1. page 49. L’output non
mesuré est (donc évalué par différence.
Si le système a atteint son niveau d’équilibre No = Nt ;: compte tenu de l’équation 6, l’équation
9 devient :
‘:C, (outputs inconnus) ‘K (inputs) - ‘C, (outputs connus)
(10)
??
Nous en donnerons une application au chapitre VI page 218.
II.2 - J~&IJ de I’enarais azoté dans le système sol-plante
Dans un système sol-plante recevant de l’engrais enrichi en 15N, on a :
N total : quantité totale d’azote dans 1.a plante.
NdfF = .Azote de la plante provenant de l’engrais (Nitrogen derived from fertilizer)
E’
exces isotopique de l(a plante en %
??
NF
= quantité d’azote de l’engrais apportée
E
(excès isotopique de l’engrais en %
??
Le pourcentaqe d’azote de la plante provenant de l’engrais est égal à :
E ’
5; Ndfl’ = - x 100
(11)
E
53
Pour obtenir cette relation, on effectue le raisonnement suivant :
- si tout l’engrais était maqué, son excés isotopigue Er serait donc de 100 et le % NdfF égal à E’;
- en réalité seulement une fraction est marquée avec un excés isotopique de E, il en résulte un marquage
100 fois moins élevé, d’où :
E
100
% NdfF = E’ % x -
E
E ’
NdfF
% NdfF x N total = - x N total x 100
?
(121
E
Le coefficient réel d’utilisation est le pourcentage d’azote de la plante provenant de l’engrais
par rapport à la guantité d’azote apportée par celui-ci :
N total x E’
N total
CRU % =
x NdfF %
??
? ? ? ?
?
(13j
NF x E
N F
L’azote engrais retrouvé dans le sol (NiS %), se calcule de façon identique. La quantité
d’azote total du sol est calculée horizon par horizon, d’où la nécessité de connaître la densité
apparente du sol correspondant à chaque horizon.
La somme des pourcentages de l’azote engrais absorbé par la plante (CRU des parties
aériennes) et immobilisé dans le volume de sol où il peut contribuer au maintien de la fertilité
azotée du sol (NiSP) permet d’estimer quantitativement I’efficience réelle de l’engrais azoté.
Deux difficultés surgissent pour l’établissement de cette efficience réelle : la première
est la mesure de la densité racinaire pour une profondeur donnée ; on possède cependant des
résultats sur mil (CHOPART 1980) et sur maïs (CHARREAU 1971 ; GANRY 1987 non publié)
qui autorisent des estimations. La deuxième est de connaître la capacité des systèmes
racinaires à utiliser les éléments minéraux en profondeur, en particulier l’azote minéral.
En l’absence de données précises nous permettant d’apprécier la récupération de
l’azote l’engrais immobilisé en fonction de la profondeur du sol, nous faisons l’hypothèse que
l’azote engrais immobilisé dans l’horizon supérieur à forte densité racinaire (Nis) participe
activement au cycle interne de l’azote et est facilement récupérable par les cultures suivantes.
1 I M U I I m . U * I I I * W I 4--.1-----
~ *-_-,,-.-_
-..-..-.-“..----..-<lLI.
.” -... l_ll ~ ,*-
,lE
54
Cet horizon dit “agronomique” est estimé à O-40 cm pour le mil et O-30 cm pour le rnaïs,dans
l’horizon sous-jacent, nous admettons alors que l’azote engrais immobilisé est difficilement
récupérablle (NiS - Nis). Ces deux horizons constituent un horizon maximum qui correspond
au volume de sol prospecté par I’e!nsemble du système ralcinaire où l’azote engrais immobilisé
(NiS) ne sera que partiellement récupéré.
Dans l’horizon minimums, nous avons une estimation approchée par défaut de
I’efficience réelle (CRU % + INis %) ; l’estimation approchée par excès est celle représentée
par le bilan de l’azote engralis dans le système sol-plante, égale à CRU % + Ni!: % dans
l’ensemble) du profil prospecté par les racines.
Cette approche du calcul de I’efficience réelle, ainsi que des pertes, est schématisée
à la figure 6 que nous explicitons ci-après :
Elffkience réelle de l’engrais = CRU % t NiS %
Cette efficience réelle étant impossible à mesurer directement, on écrit que sa valeur
approchée est comprise entre deux valeurs mesurables :
CRU % + Nis % < ETficience réelle % < CRU 91; t NiS %
(14)
Pertes d’engrais hors du système sol-plante = 100 - (CRU % + NiS)
II s’agit de l’azote 15 perdu, non retrouvé analytiquement dans la plante et d,ans le sol,
dont le m(anque est attribué aux pertes.
C~es pertes correspondent à l’azote 15 perdu en surface (érosion et ruissellement) et
dans I’atmlosphère ; elles sont donc, ipar différence. En raison de la topographie plane de nos
essais, ellees sont généralement attribuées aux pertes dans l’atmosphère par volatilisation et
dénitrification. Lorsque l’urée! est l’engrais utilisé, elles sont attribuées essentielle’ment & la
volatilisation. On reviendra sur l’importance de la volatilisation au paragraphe IV.2.4. page 120.
P(ertes d’engrais pour lia culture = 100 I (CRlJ % + NiSP %)
Entendues au sens agronomique, ces pertes représentent l’azote 15 perdu pour la
culture comprenant les pertes calculbes ci-dessus, plus une quantité non mesurable
conrespondant à l’azote 15 immobilist5 et lixivié dans le sol ne participant pas au cycle interne
de l’azote.
Pertes (au sens agronomique) = 100 - efficience réelle
(15)
5 5
Pertes
hors du systeme SOI-PiOnte
E1
NiS%
K)O-(CRU%+NiS ‘A)
f%gure 6 : S&&a d’Interprétation du bilan de l’engrais azoté dans le systhe sol-plante.
CRU x
: azote 15 retrouvé analytiquement dans la pl,mte (parties rbriennes)
lis X
: azote 15 retrouv6 analytiquement dans le sol incluant les racines
Mis X
: nrotc 15 rctrouv4 analytiquement dans l’horizon de sol 1 forte densité racinaire
1:80 t du système rrcinaire). facilement r<cupdrable
par les cultures suivantes
IiSP %
: azote 15 du sol intervenant dans le cycle imtcrne de l’azote et de ce fait pouvant
contribuer au wainticn de la fcrtilit6 azotde du sol. EstimC dans l’intervalle :
Mis X (HiSP % ( lis f
NiS X - Nis X
: uzote 15 retrouvé analytiquement dans le sol. difficilement rCcupCnble par Les cultures
suivantes
PERTES %
: 1100 - (CRU X + lis %) : azote 15 “perdu”.
n(on retrouvé dans le systbmc sol-plante.
uesurable par difflrence
.-.~ _.
Y---
-
----.
“I.--.~ -,----“-*(j
-m--
-----.--
56
CHAPITRE III : TECHNIQUES E:T METHODES
lli.‘i - Tlyçhniaues
-
Analvtiaue:;
111.1.1 - Définition
111.1.2 - Dosages chimiques
III. 1.3 - Dosages isotopiques
III.L! - fyl&hodes isotooiaues de quantification et d’interarétation
181.2.1 - Méthode isotopique de quantification du pool d’azote mobilisable du sol :
concept de la valeur A
111.22 - Méthode isotopique (de quantification in situ de la fixation de N,
111.2.2.1 - L’engrais azoté est la source d’azote 15
111.2.2.2 - L’engrais alzoté immobilisé dans le sol est la source d’azote 15
lil.2.:3 - Méthode isotopique dl’évaluation d’un faateur du milieu, d’une varié% au d’une
technique culturale sur le critère
111.2.3.1 - Céréales
111.2.3.2 - Légumineuses
III.3 - Erreurs analvtiaue - Traitement statistiaue des résrU!&
58
Les techniques et la méthodologie isotopiques que nous utilisons sont celles
développées et appliquées par l’école de Cadarache (C.E.A, G. GUIRAUD) et par l’école de
Vienne (A.I.E.A, Pr. FRIED) celle-ci pour les méthodes de quantification de la fixation de N,
et celle-là pour les techniques isotopiques de laboratoire (technologie et techniques
isotopiques) et de terrain. La terminologie et les abréviations adoptées proviennent de ces
deux écoles.
III.1 - Techniaues analytiaues
111.1.1 - Définitions (GUIRAUD 1984)
- Teneur (ou abondance) et excès
nombre d’atomes ‘94 x 100
Teneur en % ?
? ???
nombre d’atomes “N t “N
Teneur naturelle
0,366 % = T.N. %
Excès isotopique E % = T % - T.N. %
- Dilution iaotopiqUQ
La méthode de la dilution isotopique ainsi que ses conditions de validité ont
été récemment détaillées par GUIRAUD (1984). Nous les résumons ci-dessous.
Soit X la quantité d’azote à déterminer dans un système donné,
Q une quantité connue d’azote avec un excés isotopique connu E,
E’ l’excès mesuré du mélange X + Q.
On a : Q . E = (Q t X) E’
E
d’où X Q (- -1)
??
E’
59
Pour que cette formule soit valablement applicable, II faut :
. que X et Q soient sous la même forme chimique ;
- que le mélange X + Q soit homogène (d’où des difficultés avec les formes solides).
llI.1.2 - Dosages chimiques
ILe dosage de l’azote se fait par minéralisation Kjeldahl (incluant la réduction des
nitrates), entraînement à la vapeur et dosage en retour après piégeage dans de l’acide en
excès.
iPour éviter les pollutions, nous utilisons une unité d’entraînement “tout verre” et
opérons un rincage abondant au méthanol entre les séries homogènes d’échantillons.
L.‘analyse du phosphbore dans les plantes (essai XII) ainsi que toutes les analyses de
sol ont bté réalisées au laboratoire central d’analyse eau-sol-plante du Centre Nalional de
Recherches Agronomiques de Bambey (OLIVER 1975 et 1978 non publiés, NDIAYE et OLIVER
1982 non publié).
111.1.3 - Dosaaes isc$oDiqueg (GUIRAUD 1984)
Les dosages ont été’ réalisés hors du Sénégal dans des laboratoires spécialisés dont
nous donIrIons la liste au tableau 2.
Le dosage isotopique se fait sur l’azote gazeux N, obtenu par deux procedés
schématisés la figure 7 : (a on transforme NH’, en
)
N, par réaction avec EkOLi dans un
appareil de Rittenberg ou de Martin-Ross, (b) on transforme l’azote organique plante en N,
par minéralisation DUMAS. La (détermination de la teneur isotopique se fait avec un
spectomèl:re de masse dont l’avantage essentiel est sa précision ; ses inconvénients sont : son
coût, son entretien, son fonctionnement ainsi que la quantité d’azote nécessaire à la mesure
(de I’ordr,e de 500 microgrammes pour un spectomètre classique).
Quant au spectomètre optique, GUIRAUD (1986, non publié) écrivait à son sujet : ‘“ses
principaux défaut sont sa moindre précision, surtout dans les faibles teneurs iisotopiques, et
le choix du verre servant à préparer les ampoules (qualité et géométrie). Par contre, le prix
d’achat, La simplicité du fonctionnement, la faible maintenance et les quantités d’azote
nécessaire (quelques microgrammes) sont des avantages certains pour cet aplpareil”‘.
60
S p e c t r o m è t r e
Azote tota I
d e m a s s e
S p e c t r o m è t r e
optique
Dumas
(b)
Figure 7 : Schéma montrant les deux méthodes de dosage de l’azote 15. D’aprés GUIRALJD (1984).
61
Tableati 2
-.
: Modalités de réalisation des différents dosages isotopiques.
Essai
Lieu de réalisation
Scientifiques
Méthode de
Tqpc- de
du dosage
impliqués
préparation
soectromé-
de N2 référen-
tre
.
ciée (ai ou (b)
à la figure 5
-.
-
-
-
1
CIRAD de
M. LUZANU
a)
Mas<se
Montpell ier
M. ROMERO
(France)
II a IV
CEN de
M. GUIRAUD
a)
Masse
Cadarache
(France)
v à VII
Centre IFDC
Dr. VLEK
Masse
(U.S.A)
Dr. STUMPE
IX à XIV AIEA de
Pr. FRIED
(b)
Optique
Vienne
Mlle AXMAN
(Autriche)
62
A l’heure actuelle, des progrés notoires ont été réalisés ; notamment avec le modèle
Nol-6 E fabriqué à Leipzig (R.D.A) acquis récemment par notre laboratoire de Bambey. Ces
améliorations portent sur : (a) le temps de préparation et de mesure beaucoup plus rapide,
(b) la précision du résultat surtout aux faibles teneurs (on dose facilement la teneur naturelle
en 15N de 0,366 %), (c) le fonctionnement (les échantillons liquides sont admis ;
l’informatisation en bout de chaine permet l’affichage du résultat).
III.2 - Méthodes isotopiaues de quantification et d’interprétation
111.2.1 - Méthode isotooiaue de quantification du pool d’azote du sol :
çonceot de la valeur A (FRIED and DEAN 1952)
Ce concept repose sur l’hypothèse suivante : lorsqu’une plante est en présence de
différentes sources d’azote, l’absorption à partir de chacune de ces sources est proportionnelle
à la quantité disponible dans ces différentes sources, d’où l’équation de base :
r
I
I
N total
NdfF
NdfS
l
z-----s
I
N total disponible
N F
As01
l
où les termes :
N total disponible = NF + Asol,
NF
= azote engrais apporté,
Asol = azote sol disponible (pool d’azote mobilisable),
représentent des sources d’azote et sont exprimés en équivalent engrais, par exemple en kg
N ha-’ équivalent sulfate d’ammonium, si cet engrais est l’engrais utilisé pour la mesure .
La quantité d’azote disponible dans la source “sol” est désignée par A. Pour la
détermination de cet azote, nous devons connaître :
- N total
- NdfF = N total x fNdfF
- NdfS = N total x fNdfS
où les termes :
‘. *-lu---
---
“,._l~~,l~..~-“-“...-..
*--“-“.--_I--F
.-.*
63
,fNdfF =
fraction N provenant de l’engrais (fraction N derived from Fertilizer)
,fNdfS =
fraction N provenant du sol (fraction N derived from soil)
vérifient I’kgalité suivante :
1’NdfF + fNdfS = 1
Ces équations nous permettent d’krire les deux relations suivantes :
fBdf F
fNdfS
1 - fNdfF
-
-
-
-
= -
-
-
=
NF
As01
As01
De l’équation 16, nous déduisons la valeur A du sol :
1 - fMdfF
A sol = NF (
1
fNdfF
Si E et E’ ,sont respectivement les excès isotopiques de l’engrais et de la plante, compte tenu
de I’équai:iion 12, cette relation devient :
T--l
I
E
I
1
A sol = NF (-- - :1 ) 1
(1’1)
I
E’
l
L
-
-
Cette équation est de la même forme que l’équation de dilution isotopique établie
à la page 58.
111.2.2 - Méthode isotopiaue de quantification in situ de la fixation de
N, oar ta méthode isotooique.
ILes méthodes de quantification de la fixation de N, par marquage à l’azote 15
in siru peuvent être classées en trois catégories selon l’origine de l’azote 15 : (a) la méthode
fondée sur l’utilisation directe de l’engrais azoté, (b) la méthode fondée sur l’utilisation de
l’engrais azoté immobilisé dans le sol par ajoût concomitant d’une source carbonée, (c) la
méthode ifondée sur l’utilisation de l’engrais azoté marqué résiduel, sous forme organique
essentiellement, aprés une culture! ayant reçu cet engrais marqué.
6 4
Une excellente étude comparative des avantages et inconvénients respectifs de ces
différentes méthodes a été publiée par CHALK en 1985.
Nous avons appliqué la méthode (a) dans les essais VIII à XIV hormis l’essai X où
nous avons appliqué la méthode (c). Nous présentons ci-dessous les méthodes (a) et (c).
111.2.2.1 - L’enarais azoté est la source d’azote 15 (FRIED and BROESHART 1975,
FRIED and MIDDELBOE 1977)
Trois sources d’azote contribuent à l’alimentation azotée de la légumineuse :
- azote engrais apporté,
- azote sol fourni par le processus de minéralisation,
- azote fourni par le processus de fixation biologique de N,.
- Conditions à ne pas enfreindre et hypothèses devant être admises
L’énumération exhaustive de ces conditions et hypothèses figurent au tableau 3, que
nous résumons ci-dessous :
(1) la méthode de la valeur A requiert un traitement standard constitué d’une plante
de référence non fixatrice, pour laquelle on doit émettre les deux hypothèses de base
suivantes :
(2) la plante de référence absorbe l’azote sol et l’azote engrais dans le même rapport
que la plante fixatrice, reflétant ou “voyant” le même pool azote sol (exprimé en unités d’azote
engrais) présent dans le sol ;
(3) similitude entre plante fixatrice et plante de référence : la plante non fixatrice
doit présenter une similitude avec la plante fixatrice étudiée, sur les trois paramètres suivants:
a) la longueur du cycle végétatif ;
b) le rythme d’absorption de l’azote en cours de cycle ;
c) la profondeur d’enracinement.
- Détermination de la valeur A fixation
La plante de référence permet de calculer la valeur A sol.
A partir de la plante fixatrice de N,, l’équation 17 permet de calculer la valeur A
(sol + fixation), de laquelle on tire les deux relations suivantes :
AFix = A(s01 t Fix) - As01
Tableau 3 - CONDITIONS A NE PAS ENFREINDRE POUR L’APPLICATION DE LA METHODE
-
-
-
-
DE DILUTION ISOTOPIQUE (D’aprih WITM, conmunication personnelle).
(1) EXCES ISOTOPIQLIE PLANTE REFERENCE = EXCES ISOTOPIWE SOL.
Vrai seulement si : - aucurediscriaînation entre l% et Ih dans le sol ;
- la1 plante de r6fhence ne fixe pas 12 ;
- ~IICW discrimination isotopique dans le m6tabolisw azoté ;
- 1"échantillonnage des diffhnts organes est reprhentatif de la
plante entiére ;
- 1 'azote des semences est négligeable sinon en tenir C-Q.
(2) POOL N-SOL REFERENCE = POOL N-SOL LEGUHINEUSE
Vrai( seulcmnt si léguineuse et dfkenœ :
- ont la @~DZ longueur de cycle ;
- poussent dans le Hhe sol ;
-"voient"le Ê pool H-sol. prkisthent.
(a) ont le mi% profil racinaire,
ou
(b) la distribution 1% dans le sol est enmtièremmt la même,,
et
(c) ont le même rythe d'absorption de l'azote,
o u
(d) l'exch isotopique du sol .est stable dans le teaps.
(3) LES LEGUMINEUSES ABSORBENT L’AZOTE DU SOL DANS LA MEME PROPORTION=
L’AZOTE DE L’ENGRAIS
Vrai seulement si : - aucune discrimination entre 1% et 1% ;
- aucune discriminat5on entre les différentes ferres d'azote
(ou - discrimination par la léguineuse et la rtSf&ence identique)
(4) QUE LE PROCEDE DE MESURE N’AFFECTE PAS LUI-MEME LA FIXATlDhl-
Vrai seulement si :
- 'l'azote engrais ajouté n'a pas d'effet ;
- la proximit.6 r6ft%X?nce-légumineuse n'a pas d'effet.
( 5') QUE LA METHODE MESURE IA QUANTITE D'AZOTE FIXE
Vrai seulement si :
- tout l'azote fixé se trouve dans la plante.
66
% Ndff
% NdfFix
% NdfS
% NdfFix t % NdfS
- =
z----z
(18)
N F
AFix
As01
AFix t As01
111.2.2.2 - La source d’azote 15 est I’enarais azoté maraué immobilisé dans le sol
l’année Précédente (FRIED et a/ 1983, CHALK 1985)
Le principe de la méthode est le même que précédemment mais le marquage à l’azote
15 de la plante est dû, non pas à l’engrais azoté mais à la matière organique du sol sens
large qui a été préalablement marquée par un engrais azoté: Cette méthode est peu répandue,
sans doute parce qu’elle requiert un lourd investissement en azote 15 l’année 1 pour n’en tirer
profit qu’en année 2 ; elle est pourtant facile à mettre en oeuvre et de plus elle situe l’étude
au niveau du système de culture. Comme dans la méthode précédente, les mêmes conditions
et hypothèses demeurent et surtout l’obligation d’utiliser une plante de référence, que nous
justifions ci-dessous :
- on conçoit, a priori, qu’une plante qui ne prélèverait son azote qu’à partir de la
matière organique du sol - donc en absence d’engrais azoté et de fixation biologique et dans
l’hypothèse d’un marquage uniforme de cette matière organique - présenterait un excès
isotopique identique à celui de la matière organique du sol ;
- en réalité cette matière organique n’étant pas uniformément marquée, le pool d’azote
mobilisable alimentant la plante, défini page 12, a un excès isotopique différent de la matière
organique du sol et de plus décroissant dans le temps. On détermine alors l’excès isotopique
moyen de ce pool d’azote mobilisable durant le cycle végétatif par la culture d’une plante non
fixatrice (plante de référence) dont l’excès isotopique reflète, en absence d’engrais, celui du-
dit pool. Une source extérieure d’azote - fixation de N, en l’occurrence - entraine donc une
diminution de cet excès isotopique, en d’autres termes une dilution isotapique dans le végétal
(arachide ou soja dans nos essais).
On désigne les excès isotopiques par E % et e %
I
I
I
I
I
Pool d’azote rmobilisable
I
I Azote de l’air
1
1
du sol E %
I
I
I
I
I
L
I
‘- - .-
I
Jl
----A
mil
arachide ou soja
E%
e %
67
Dans ces conditions, le pourcentage d’azote de l’arachide ou du soja provenant du
pool d’azote mobilisable du s’ol est :
e x 1.00
% NdfS = -
-
-
E
ce qui implique que le pourcentage de l’azote de l’arachide provenant de la fixation symlbiotique
est :
100 (E-e)
% NdFix
?
?
? ? ? ?
?
111.2.3 - Méthode isotoeiaue d’évaluation d’un facteur du milieu ou d’une technique
culturale sur le C:ritère de l’utilisation ootimale de l’azote
II s’agit de déterrniner le degré de réalisation de la stratégie d’économie de
l’azote presentée dans l’introduction page 23.
111.2.3.1 - Céréales
lia mise au point d’une fumure azotée la plus économique possible dite “éclonome”
(voir glossaire) nécessite d’une part l’accroissement de la fourniture d’azote par le sol, dionc
du pool d’azote mobilisable du sol évalué par la valeur A, et d’autre part l’accroissement de
I’efficience réelle de l’azote engrais.
P(our satisfaire a ces deux conditions, les techniques culturales associées a la
fertilisation azotée, devront tendre à :
,(l ) - réduire l’excès isotopique de la plante, ce qui révèlera l’accroissement de la
valeur A du sol (voir équation 17 page 63)
(i!) - accroître le NdfF et I’efficience réelle de l’engrais dans le système sol-plante ,
ce qui traduira la diminution des pertes d’azote engrais.
Les objectifs (1) et (2) peruvent apparaître incompatibles si l’on considère seulement
la plante. En réalité, ils ne le sont pas ; en effet, d’après l’équation 11 on peut écrire :
68
E’
NdfF =
- x N total
E
D’après cette relation, on montre aisément que si le N total de la plante augmente de
a % sous l’action d’une technique et que corrélativement l’excès isotopique de la plante (E’)
diminue de b % (objectif l), le NdfF (objectif 2) augmentera si la relation suivante est
satisfaite:
(100 t a) (100 - b)
>1
100’
laquelle s’exprime sous une forme plus simple :
ab
- < 100 avec a > b
(20)
a - b
Nous en donnons une application au paragraphe IV.3.2 page 138.
En fait, il importe de considérer globalement I’efficience réelle de l’azote engrais dans
la plante et dans le sol où celui-ci peut participer au cycle interne de l’azote et être récupéré
par la plante.
111.2.3.2 - Uaumineuses
Pour les légumineuses, l’objectif premier est de réduire la fourniture d’azote sol et
engrais durant la phase où elles sont capables de fixer l’azote, ce qui signifie, en corollaire,
accroître la fixation symbiotique de N, relative (% NdFix) donc agir dans le sens d’une
réduction du rapport :
NdfF t NdfS
(indice 1)
N total
Par ailleurs, l’exigence de maintenir la fertilité du sol commande de recycler les pailles
directement ou indirectement via l’animal (figure 5). bn utilisera donc de préférence des
variétés pour lesquelles l’azote sol exporté (généralement l’azote sol dans les grains) soit au
69
moins compensé par le N, fixé dans les pailles restituées t la biomasse racinaire
(condition 1) Ces paramètres n’étant pas mesurables, faisant abstraction de la biomasse
racinaire, on applique la relation équivalente qui stipule que le N total des restitutions (Nr)
soit supérieur ou égal au NdfS, ou encore que le N total exporté (Nex) soit inférieur au N,
fixé (NdfFix), NdfS et NdfFix Atant mesurable (condition 2). Cependant la biom’asse racinaire
n’est pas négligeable et nous pouvons en faire une estimation (voir tableau 37A en annexe).
Enfin, no,us admettrons que si la condition 2 est satisfaite au niveau de la plante récoltée, elle
le sera a fortiori au niveau de la plante
t biomasse racinaire. Ceci se résume dans
l’équivalence suivante, la condition 1 équivalant à la condition 2 :
\\N, fixé rIailles > N-sol Qrains,/
<=> \\ N t o t a l Daille > NdfS/
il
\\/
paramètres non mesurables
paramètres mesurables
(indice 2)
La méthode de la valeur A nous permet de calculer ces deux indices penmettant
donc l’évaluation d’un facteur de l’environnement, d’une variété ou d’une technique :
/ndice 1 : économie de l’azote ou ootentiel fixateur,
valeur calculée :
NdfS t NdfF
100 x
% NdfFix
? ? ? ? ? ? ?
(21)
N total plante
Cette valeur devra etre la plus petite possible.
[ndice 2 : maintien de /a fertilité azotée,
valeur calculée :
N total paille - NdfS (kg ha.‘)
(22)
Cette valeur devra être supérieure à zéro.
Elle s’annule lorsque le % NdfFix est égal à l’indice de rendement calculé sur la base
du N tota.1, ce qui se résume sous la forme de l’équivalence suivante :
N total paille - NdfS = 0 < = = > % NdfFix = Indice de rendement
70
L’indice 1 s’applique à un ensemble de facteurs permettant ainsi d’effectuer
leur classement (variétal par exemple) ; l’indice 2 peut s’appliquer à un seul facteur
(une variété par exemple) permettant ainsi de le classer ‘bon’ ou ‘mauvais’ sur le
critère examiné.
Une opération de choix variétal fondée sur ces deux indices nous ferait tendre vers
la variété idéale :
- qui commence à fixer le plus tôt possible ;
- dont la fixation n’est pas inhibée par l’azote minéral du sol ;
- pour laquelle toute augmentation de rendement, donc toute demande supplémentaire
en azote, soit satisfaite par la fixation de N, et non par le sol et/ou l’engrais azoté ;
- dont la production en protides grains se fasse le moins possible au détriment de
l’azote du sol.
Des applications seront données tout au long du chapitre V.
Ill. 3 - Erreurs analvtiaues - Traitement statistiaue des résultats
L’utilisation du traceur azote 15 dans les systèmes sol-plante permet d’atteindre une
trés bonne précision du résultat de teneur en azote engrais dans l’échantillon, donc de
précision du NdfF %. Comme le souligne GUIRAUD (1984), avec seulement trois répétitions,
les coefficients de variation des résultats du dosage d’azote total dans les sols et les végétaux
par la méthode kjeldahl se situent aux alentours de 2 à 3 I ; ceux des dosages isotopiques
sont encore plus petits. II en résulte que la principale source d’erreur proviendra de la
variabilité des essais agronomiques : variabilité spatiale et erreur expérimentale.
Nous avons essayé d’appréhender la variabilité spatiale au niveau de l’essai au
champ IV en ce qui concerne le CRU %, le NiS % et les pertes d’azote engrais hors du
système sol-plante égales à 100 - CRU % - NiS %.
L’erreur expérimentale est estimée par l’analyse de la variante. Les dispositifs
expérimentaux sont de type blocs aléatoires complets avec parcelles divisées (“split-plot”) ou
sans parcelles divisées. Le nombre de répétitions est : de 5 (essais 1, IX, X, XIII), de 6 (essais
II, Ill, IV à VII, VIII, Xl, XII), ou de 8 (essai XIV) ; l’essai en lysimètre X est entièrement
randomisé et comporte 5 répétitions.
7 1
L’interprétation statistique de l’ensemble des essais est réalisée selon QUIIDET et
MASMEJEAN (1962), LEGOMPT (1965) et DAGNELIE (1973 et 1975). La probabilité de
l’hypothèse est P = 0,05. Pour les essais Blocs la significativité est mesurée Ipar le test de
Newman - Keuls ou de la ppds. Pour les essais en Blocs avec parcelles divisées (“spli,t-plot”),
(on applique le test de la ppds ; si l’interaction entre traitements principaux et sous-traitements
ln’est pas, s’ignificative, on conclut que les sous-traitements ont le même effet, quel que soit le
,traitement principal ; si l’interaction est significative, dans ce cas, on poursuit l’interprétation
:Selon la m&hode développée par QUIDET et MASMEJEAN (1962). Les fonctions de production
(ont été calculées avec le logiciel MSTAT version 4, mis au point par le MSTAT Developpement
‘team Michigan State University et par I’Agricultural University of Norway.
#nterprétations statistiques des valeurs NdfFix
(Zes valeurs, comme nous l’avons vu au paragraphe 111.2.2.1 pages 65 et 66, ré!sultent
de la différence entre deux valeurs A (équation 18), ou entre deux excès isotopiques (équation
19), chaaune des valeurs étant obtenue sur des parcelles de référence ditles “non nod.”
permettant le calcul de la valeur A “sol” et des parcelles comportant la légumineuse fixatrice
dite “nod.“. La randomisation de l’ensemble de ces parcelles, appliquée aux premiers, essais
réalisés (essais IX et XIII) au début de nos travaux, ne nous autorise pas à effec:tuer la
différence [valeur A “nod.“] - [valeur A “non nod.“] par parcelle mais seulement une différence
[valeur A, “mod.” moyenne] - [valeur A “non nod.” moyenne]. Pour les besoins de l’interprétation
statistique, on soustrait de chaque valeur A “nod.” parcellaire, la valeur A “non nod.” moyenne.
C:e procédé, nous le reconnaissons est moins rigoureux au plan statistique que celui
qui consisterait à soustraire deux valeurs A issues du même micro-site. Nous ne pouvons
effectuer cette différence en ralison de l’éloignement possible entre parcelles et en
conséquence, de la variabilité spatiale (que nous essayons d’appréhender alu paraigraphe
IV.2.2). C’est la raison pour laqu~elle, nos dispositifs expérimentaux, par la suite, ont été
améliorés #afin de rendre contiguës parcelles “nod.” et parcelles “non nod.” (essais VIII, XI, XII
‘et XIV), nous autorisant alors à soustraire les deux valeurs A obtenues dans um mêmle
micro-site,
73
CHAPITRE IV - OPTIMISATION DE L’UTILISATION DE L’AZOTE DES ENGRAIS ET DU
SOL DANS LES SYSTEMES SOL-PLANTE NON FIXATEURS DE N,
IV.1 - Les dispositifs expérimentaux
IV. 1.1. Essai au champ I
IV.l.2. Essai au champ II
IV.1.3. Essai au champ Ill
IV. 1.4. Essai au champ IV
IV.15 Essais au champ V, VI et VII
Iv.2 - Disponibilité et utilisation de l’azote orovenant du sol et de l’engG&
IV.2.1 - Disponibilité de l’azote sous cultures de mil et de ma’is.
Essais au champ I à VII
IV.2.1 .l . Rendement, productivité et rentabilité de l’engrais
IV.2.1.2. Coefficient réel d’utilisation de l’engrais
IV.2.1.3. Immobilisation de l’engrais
lV.2.1.4. Eff icience de l’engrais
IV.2.1.5. Fourniture d’azote par le sol
IV.2.1.6. Conclusion
IV.2.2 - Variabilité spatiale. Essai au champ IV
IV.2.2.1. Coefficient réel d’utilisation de l’engrais
lV.2.2.2. Immobilisation de l’engrais
lV.2.2.3. Efficience de l’engrais
lV.2.2.4. Fourniture d’azote par le sol
lV.2.2.5. Conclusion
IV.2.3 - Lixiviation de l’engrais. Essai au champ Ill
lV.2.3.1. Lixiviation en cours de cycle et utilisation de l’engrais par la plante
lV.2.3.2. Profondeur de lixiviation de l’engrais
lV.2.3.3. Conclusion
75
IV,.1 - LES DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX
77
Sept essais au champ numérotés de I à VII ont été réalisés ; leur situation
géographique, environnementale et culturale est résumée au tableau 4.
IV. 1.1 - Essai au chamo I
Un essai pluriannuel, dont le but est d’étudier la fertilisation azotée du mil en présence
ou en absence de compost, a été mis en place en 1971 à Bambey (voir tableau 4). Les
traitements de cet essai sont les suivants : 0, 30, 60, 90, 120, 150, kg N ha.’ an” en présence
ou en absence de compost de paille de mil à la dose de 10 t M.S ha-’ an.’ dont les teneurs
en carbone et azote sont en moyenne de C = 27 %, N = 1,25 %. La technique de fabrication
du compost, inspirée de celle décrite par GROS (1974) pour la fabrication du fumier artificiel
a été adaptée à la zone tropicale sèche (GANRY non publié) ; elle est décrite par MUSTIN
(1988) dans son ouvrage sur le compost. L’essai comprend des parcelles élémentaires de
6 x 9 m disposées en blocs subdivisés (“split-plot”), avec six répétitions. La fumure minérale
P, K et S est apportée en quantité suffisante pour satisfaire les besoins du mil (30 P,O,, 40 K,O
et 20 S). L’azote, sous forme d’urée, est apporté en trois fois au cours du cycle : 1/5 au
semis, 2/5 au démariage (1 O-l 6ème jour) et 2/5 au début de l’épiaison.
L’essai au champ I est implanté dans l’essai pluriannuel ci-dessus en apportant de
l’engrais marqué aux doses 30 et 90 kg N ha”. Son but, après quatre années de culture
continue de mil, est d’étudier l’effet cumulatif du compost et de l’urée apportée à deux doses:
à une dose faible de 30 N et à une dose forte de 90 N, avec cinq répétitions (Bloc I supprimé
car influencé par la proximité d’une rangée d’arbres). Cinq prélèvements sont effectués en
cours de cycle aux stades démariage, montaison, épiaison, floraison et maturité. Les figures
14 Aa et 14 Ab en annexe montrent la disposition des différentes parcelles de prélèvements
et de rendement. La figure 1 A en annexe permet de situer ces prélèvements dans le cycle
cultural par rapport aux pluies et aux apports d’urée. Les quantités d’azote apportées figurent
dans le tableau 5.
Pour les différents prélèvements, les analyses d’azote sont réalisées sur les organes
suivants : [plante entière] aux stades démariage, montaison et épiaison ; [épi] et [tige +
feuille] au stade floraison ; [grain], [rachis + glumes] et [tige + feuille] au stade maturité.
Les prélèvements de sols sont réalisés à la tarière dans les horizons O-20 cm, 20-
40cm, 40-80 cm et 80-l 20 cm, dans la sous-parcelle “maturité” (cinq prélèvements sont réalisés
puis homogénéisés ; un échantillon moyen est ensuite constitué sur lequel portent les
analyses). Les densités apparentes prises en compte sont d = 1.5 pour O-20 cm et d = 1.6
pour 20-120 cm.
-‘ldmmil--1I--~---
--
-,“-
^._--_“-.”
. ..__ - - _ . - .
- . . . . . . - ”
_ - - I ^ . _ y 1
~ ~ ‘ U r
78
Tableau 4 :
-
-
Situation gésgraphiqlle,environnementale
et culturale des différents essais
réalisés au champ sur céréales.
--
--
---
jhiuméro
Dénomination
Localité
Type del') \\Variété(*)' ~Précédent cul-\\Année /Pluvioi
sol
lcultivée
ltural
lde réatmétriel
l
1
I
llisa- 1
I
Ition, 1
L.---_ -----
--I -- ---
-
t
:1
Essai inclus dans un essai plu-
t
Ferrugineux 1 Mil
a$è;ènecCl,l,,,,~
riannuel '>azote x compost“ mis en 1 Bambey
tropical peu I
5
I
place en 1971
lessivé type I Syn. 1
pluriannuel
I
f
"dior"
I
t
I
I
- - - -
--
+-- -
-~---+
I-
idem
1 Mil
Rotation
I:[
E!ssai "paille x compost"
Bambey
essai 1
1 syn. 1
arachide
404 IlmI )
t
I 1977
I-
-
mil
--
I
/
I
-+--
I.-
_)--__I
Essai coordonné AIEA "Economie de
idem
I
1 Mil
Rotation
I
l
111:
1
l'eau et des éléments mineraux"
Bambey
essai 1
(Souna III
arachide
1980
1387 mn 1
I
céréale
I
l
-
-
- -
--
- +-
[-
I
- l - - l - l
I I\\f
Essai "efficience de l'urée sur
r
1
Rouge
'Mais
1
,
I Rotation
I
l
I
IlkITS”
ferrugineux
B.D.S
/
1arachide
1 1978
1760 mm 1
tropical
/
I
I
I
I
lessivé sur '
l
I
gré sablo-
1
argileux
i-i-
-_
I
I
1
/
I
-
i-
I
--Id
"efficience de l'urée sur
Ferrugineux
/Mais
(Jachère
:
tropical
p - 1 0
1 pluriannuelle
1 1983
1771 ilml 1
lessivé b tâ- I
I
I
ches et con-
I
I
l
Cr&ions type
I "beige"
c --c
--j--L
l
f VI
1 Essai "efficfence de l'urée sur
lidem
!Mars
l Rotation
I maTsU'
ISéfa
lessai
V
IB.D.S
(arachide
1 '1984 1980 mn 1
-I_
Icéréale
I
"efficience de l'urée sur
idem
YaTs
Fréquence
I essai V
' 6.D.S
élevée de 1.a
’
1985
846 mn ;
I
I
cér6ale dans la
'
/
/
rotation
I
l
1
(1) pour une plus amp'le informationvoir tableau 1
(2) - le mil var. syn. 1 est une population synthétique d'un mil a structure plus céréalihre que le mil souna et de cycle
plus court (75 jourssemis+écolte
au lieu de 90 jours pour le souna) ;
- le mil var. Souna III est une variété qui a fait largement ses preuves en milieu paysan mais son cycle de 90 jours
est
souvent
trop long pour les conditions climatiques du Nord. Malheureusemerkle Souna I:[I, #résultat du
croisement de huit lignées, vient d'être de nouveau perdu ;
- le 1~1s. var. BDS est un hybride double qui a fait ses preuves depuis plusieurs années et donne de hons hultats en
Cultu!re intensive. Malheureusement, la perte d'un des géniteurs bloque le processus de multiplication. Pour la fa-
brication du "r,iz de maïs", cette variété donne les meilleurs résultats. Il est cependant dlouteux que l'utilisation
d'un hybride double soit justifike dans les conditions du Sénégal, vu le coût élevé de multiplication des semences 3
- le maïs var. ZM-10 est une population de Casamance dont les qualttés de rusticité permettent de la recommander
,en systèmes de culture à faible intensification.
79 -
Tableau 3 : Quantités d'azote engrais et d'azote ï5 apportées en cours de cycle.
htey, éssai 1.
N-engrais(l)
- 1
apporté kg ha.
Germination(~)
Demariage
NI + "2
Montaison
N1 + Np + N3
NI
N2
N 3
N-engrais
5.89
11.78
17.67
11.79
29.5
30N 15N-engrais
0.189
0.378
0.567
0.378
0.945
N-engrais
17.69
35.37
53.06
35.37
88.4
9DN
15N-engrais
0.567
1.134
1.701
1.134
2.835
(1)
urge avec excb isotopique E X = 3,21
(2)
apport engrais a la première pluie utile (le semis est fait en sol sec).
80
IV.1.2 - Essai au chamo II
Le but de l’essai au champ II est d’étudier comparativement sur le mêmle type de sol
et pour la même variété de mil que dans l’essai I (tableau 4) les effets directs de la paille et
du compost provenant de cette même paille, enfouis par labour en fin de cycle de ll’année
précédente. Les doses apportees sont de 10 t M.S ha” de paille (C% = 46 ; N% = 1,04) et
de 6 t M.S ha.’ de compost (C”h = 21 ; N% = 1,23). Les trois traitements, témoin, “paGlle” et
“compost” reçoivent la fumure minérale P, K et S en quantité suffisante pour satisfaire les
besoins du mil (30 P,O,, 40 K,O et 20 S). L’azote urée est apporté pour moitié après le
démariage et pour moiti& en fin de montaison à raison de 90 kg N ha.‘. La figure 2 A en
annexe situe ces apports d’azote dans le cycle cultural par rapport aux pluies.
L’,Értude azote 15 rapportée ici concerne l’essai total mis en place à cet effet. L’essai
comprend des parcelles de 50 m* disposées en blocs avec six répétitions. L’écartement du
mil est de 15 cm x 45 cm. La parcelle azote 15 incluse dans la parcelle principale a une
surface de 2,63 mZ et la sous-parcelle azote 15 récoltée, de 0,54 m2, représentant huk pieds
de mil (figure 15 A en annexe:). A lia récolte, on élimine une ligne dans le sens cle la longueur
et trois lignes dans le sens de la largeur.
IV.1.3 - Essai au champ Ill
Le but de l’essai au champ Ill est de suivre la lixiviation de l’azote engrais, marqué
a l’azote 1.5, en cours de cycle sous culture de mil souna III. La méthode repose sur l’analyse
du traceur azote 15 dans la solution du sal prélevée à différentes profondeurs à I’alide de
capteurs de solution (PIERI 1979) installés dans les parcelles ayant reçu l’azote l5 : la
présence de traceur dans la solution du sol traduit la présence de l’azote engraiis a la
/profondeur prélevée. Le dispositif expérimental est constitué par six parcelles traitées de façon
identique. La fumure minérale P,K: et S apportée est la même que pour les essais I et II.
L’azote est. apporté sous forme de sulfate d’ammonium à la dose de 60 N. La Iparcelle azote
15, inclus’e dans la parcelle principale, a une surface de 9,72 m* et la parcelle az:ote 15
récoltée, de 4,86 m’, représentant six pieds de mil, qui encadrent les capteurs de solution
((figure 15 ,A en annexe). La figure ,3 A en annexe situe les différents prélèvemems de s#olution
du sol en ,fonction des pluies et dles apports d’engrais azoté dans le cycle cultural.
IV.1.4 - Essai au champ IV:
Le but de l’essai au champ IV est double : (a) étudier I’efficience de f’urée sur maïs,
I(b) marquer suffisamment le sol avec l’azote 15 afin de pouvoir quantifier la fixa.tion de N, sur
81
le soja suivant le maïs. L’étude sur le soja n’est pas relatée dans le présent mémoire.
L’essai est implanté à la station de Nioro (carte figure 1 page 29) dont I’isohyète
actuel est de 600 mm (figure 2 page 30).
Nous présentons ici les résultats de la première étude. Le dispositif expérimental est
constitué de 42 parcelles principales d’une surface de 36 m* disposées en six blocs (essai
Blocs aléatoires) traitées de façon identique. La fumure minérale P, K et S apportée est
suffisante pour satisfaire les besoins du maïs (35 P,O,, 85 K,O, 20 S). L’azote est apporté à
la dose de 100 kg N ha-’ en surface à raison de 1/5 au semis, 2/5 au 25ème jour et 2/5 au
45ème jour. La figure 4 A en annexe situe ces apports d’azote dans le cycle cultural par
rapport aux pluies. L’écartement du maïs est de 25 x 90 cm. La parcelle azote 15 incluse dans
la parcelle principale a une surface de 3,6 m2 et sous la parcelle azote 15 récoltée de 1,12m2
représentant cinq pieds de maïs (figure 16 A en annexe page 326). On récolte les pieds de
maïs conformément aux indications de la figure 16 A en annexe.
Les analyses d’azote sur la plante ont été réalisées séparément sur les [grains], [rachis
t spathes], [tiges + feuilles].
Les prélèvements de sol sont réalisés de la même façon que dans l’essai I (page 77).
Les résultats relatifs au bilan azote 15 dans le système sol-plante, en raison de leur
grand nombre (42 répétitions) sont présentés sous forme d’histogramme (figures 17, 18, et 19).
IV.1.5 - Essai au champ V. VI. et VII
Le but de ces essais est double : (a) étudier la fonction de production du maïs a
partir des courbes de réponse à l’engrais azoté, (b) étudier I’efficience de l’urée comme définie
au paragraphe II.2 page 52.
Ces essais ont été réalisés dans le cadre d’un programme de recherche en
coopération avec I’IFDC*, échelonné sur trois ans de 1983 à 1985, mis en oeuvre dans le
sud du Sénégal à la station de Séfa. Trois sites différents ont été étudiés (un site par année).
82
On étudie d’une part, la réponse du mals à l’urée (0, 50, 100 et 150 kg ‘N ha-‘)
apportée selon deux techniques en 1983 et trois techniques en 1984 et 1985 : d’autre part,
pour la dose d’azote a priori optimale (100 N ), on mesure le bilan de l’azote engrais dans
le système sol-plante par le moyen de l’application d’urée enrichie en azote 1!5. Les figures
!j A, 6 A et 7 A en annexe situent ces apports d’azote dans le cycle pluviométrique et cultuiral.
Les trois techniques d’application sont les suivantes :
II
_ .
Surface’ (Broadcast). L’urée granulée est apportée en surface puis melangée
superficiellement au sol : après l’apport au semis (15 %), deux apports en cours de cycle sont
effectués, l’un au 18ème jour et l’autre au 27ème jour (42,5 % et 42,5 %), l’applort au 27ème
jour étant suivi du buttage ;
-’ ‘Localisé en bande’ (Banded). L’urée granulée est apportée en bande à 10 cm1 de
lia ligne de maïs puis incorporée ài 5 cm de profondeur : après l’apport au semis (15 %), un
!seul apport en cours de cycle est effectué, au moment du buttage au 27ème jour (85 Oh) ;
- ‘Localisé en ooauet’ (Point Placed). L’urée est conditionnée sous forme de
supergranules de forme sphérique d’un poids unitaire variant de 0,37 à 4,17 g, et apportée
à raison de un ou deux supergranules par pied selon la dose et l’époque et à 5 cm de
profondeur : après l’apport au sernis (15 %) un seul apport en cours de cycle est effectué,
au moment du buttage (85 %).
iLa fumure minérale est identique à celle de l’essai IV à Nioro (page
). L’écartement
du maïs est de 25 x 90 cm.
Le dispositif expérimental est de type Blocs aléatoires (six répétitions). La parcelle
azote 15 ‘(2 x 3,6 m) est incluse dans la parcelle principale (9 x 5,4 m) (figure 16 A en
annexe).
L#a récolte des parcelles azote 15 porte sur les quatre pieds centraux: et les quatre
pieds adjacents aux pieds centraux, les deux récoltes étant analysées séparément. S~euls les
résultats relatifs aux pieds centraux sont examinés ici..
Les analyses d’azote sur la plante ont été réalisées séparément sw les [grains],
[feuilles i- spathes], [tiges] et [rachis].
Les prélèvements de sol sont réalises de façon différente à ceux des expérimentations
I et IV dans le but d”améliorer l’échantillonnage. La technique consiste à enlever tout le sol des
83
Les prélèvements de sol sont réalisés
de façon différente de ceux des
expérimentations I et IV dans le but d’améliorer l’échantillonnage. La technique consiste à
enlever tout le sol des horizons O-15 cm et 15-30 cm de la parcelle centrale de dimension 0,5
x 1,8 m, puis de prélever à la tarière cinq carottes de sol dans chacun des horizons 30-60,
60-90, 90-120 et 120-150 cm. Un échantillon représentatif est constitué par horizon : de 3 à
4 kg pour les deux premiers horizons, de 500 g pour les horizons suivants. Un échantillon de
sol non marqué à l’azote 15 est prélevé sur une parcelle non fertilisée dans les horizons O-
15 et 15-30 cm, avant les prélèvements sur parcelle azote 15. Les densités apparentes sont
mesurées pour chaque horizon dans l’essai V : pour les horizons O-15, 15-30, 30-60, 60-90,
90-120 et 120-150 cm, elles sont, pour les trois premiers horizons de 1,513 (O-60 cm), et de
1,40, 1,42 et 1,40 pour les horizons suivants.
85
IV.2 - DISPONIBILITE ET UTILISATION DE L’AZOTE
PROVENANT DU SOL ET DE L’ENGRAIS
87
IV.2.1. DisDonibilité de l’azote sous cultures de mil et de maïs.
Essai au champ I à VII
L’étude de la disponibilité et de l’utilisation de l’azote pour et par les céréales repose
sur l’analyse du système sol-plante selon trois approches :
a) une approche “économie” qui permet de connaître d’une part la productivité de
l’unité d’azote engrais (donc une efficacité apparente) et d’autre part de connaître jusqu’à quel
niveau on peut augmenter la dose azote engrais dans un contexte économique donné ; ce
niveau est représenté par la dose optimale et constitue la limite maximum de I’input azote
engrais qu”on puisse admettre. C’est une donnée importante que nous utiliserons ci-après dans
le chapitre VI ;
(b) une approche “physiologie végétale” qui permet de connaître l’efficacité des
plantes en ce qui concerne l’utilisation de l’azote (CRU %, % NdfF et % NdfS) ;
(c) une approche “bilan d’azote” qui permet d’évaluer I’efficience réelle de l’azote
engrais dans le système sol-plante (selon la figure 6 page 55).
IV.2.1.1 - Etude économiaue de la fonction de uroduction :
rendement. oroductivité et rentabilité de I’enarais
Les résultats de rendement du mil et de rentabilité de l’engrais sont schématisés à la
figure 8 courbe A. La réponse du mil aux doses croissantes d’urée met en évidence un
rendement maximum de 18 q grain M.S ha-’ correspondant a la dose de 126 N. Aux doses
de 30 N et 90 N, qui sont celles marquées à l’azote 15, la productivité de l’unité d’azote est
respectivement de 19 et 14. En ce qui concerne la rentabilité de l’engrais à une dose d’azote
donnée, la valeur ajoutée enregistrée est représentée par le segment de droite, exprimée en
kg grain ha-‘, compris entre la courbe de réponse et la droite d’équation Y = kx ; ces droites
représentent le lieu des points d’équivalence monétaire “apport d’azote” et “rendement” dans
un système des prix tel que :
coût urée
k =
prix du ni1
Deux valeurs de k sont arbitrairement choisies, l’une correspondant à un contexte
économique favorable (k = 25) et l’autre défavorable (k = 7). La dose 88 N est l’optimum
88
m-m-
--
--
Rendement
Courbe moyenne
g r o i n k g MS. ha-’
Y z c + 21,5 x - 0,085 xi!
c*: 4 4 1
CFJ: 7 4 5
r-2 - 0 0 %
c v c o m p o s t = II%
C<V a z o t e - - 19%
r
-
avec compost
sans
c o m p o s t
K:7
K: 2,5
L
,
--l---7-
,,
c Dose
0 --
0
3 0
60 90 120
150
N kg. ha-i
Figure 8: Sponse du mil exprimée en kg grain (ILS) ha”, à I!‘application de doses Croisa&s d’azote.
A : sans compost ; B : avec compost. Essai au chaq 1. Les rendements sont ceux obtenus dans
la “parcelle de rendement grain et paille” (figure 14 Aa en annexe).
8 9
Rendement
groin kg. MS. ha-t
y A
= 150 + 27,28 x - 0 , 1 0 9 x2
t
= 7 5 0 + 3 2 , 0 6 x -0,130~~
ye
3000-
r2A
= 7 6 %
r26 = 6 6 %
c v i 10,4?
b Ur6e en bonde
2500-
A
-a---------&
Urde en surface
K=7
5 0 0 -;
1
I
p* D o s e
0
50
100
150
N k g . h a - t
Figure 9 : R&onse du mais exprim6e en kg grain (ILS) ha’, à l’application de doses croissantes
d’azote. A : urée en surface ; B : urée en bande. Essai au champ V.
9 0
Rendement
YA - 1 6 0 +22,20x - 0,0635x2
r:!,,’ 62%
c v :: 15,1%
grain kg MS ho-’
Y8 = 1 6 0 + 29,281 - 0,0972x2
r;! 8’ 8 5 %
= Y60 + 3 4 , 0 5 x - 0 , 1 0 8 x2
r;!C= 82%
3 0 0 0
yC
Urée en poquet
2500
Ur6e en bande
2000
UrBe en surface
1600
K- 7
IOOO
500
0 -+
-
-
-
-
-
-
F Do~se
0
5 0
1 0 0
150
N kp.ha-1
Figure 10 : Réponse du rais exprinée en kg grain (HA) ha-,‘, à l’application. de doses croissantes
d’azote. A : urée en surface ; B : urée en bande F C : urée en poguet. Essai au chas@1 .
9 1
Rrnbm*nt
g r o i n k g Y . S . ha-’
2 0 0 0 -
5 0 0 -
YA = 192 + tO,VX
(courbure non rignificotive)
Y8 = 192+ 17,06x - 0,0433 x2
Yc = 192 + 20,:37x - 0,062o x2
rAzO, ri- 85% r;,=89%.: cv= 11,9%
1
,
I*
D o s e
5 0
100
150
N kg.ha-’
-
Figure 11 : RepOnse du mis exprimée en kg grain (M) ba-‘, a :L’application de doses croissantes
d’azote - Essai au chp VII.
92
économique pour k = 7, procurant un rendement grain de 17 q M.S ha-‘..
#-es r&ultats de rendement du maïs et de rentabilité de l’engrais sont schématisés aux
figures 9, 10 et 11 courbe A. Les E?quations des courbles de réponse du maïs aux doses
croissantes d’urée permettent la mesure, sur trois années, Ides lvariables relatives au rendement,
$I la produlctiwité et à la rentabilité de l’azote ; en prenant les deux extrèmes des trois valeurs
mesurées sur trois années, nous dlégageons un intervalle qui traduit mieux que la moyenne,
la variabilité spatio-temporelle. On obtient ainsi :
21 < Rendement maximum q M.S grain ha-’ < 25
m = 2 3
124 < Dose maximum kg N ha.’ < 197
m = 165
10 < Productivité de l’unit& d’azote à 30 N c 31
m = 2 3
10 < Productivité de l’unit6 d’azote à 100 N < 23
m = 1 ’ 7
73 < Dose optimale klg N ha-’ pour K - 7 < 120
m = 110
En ce qui concerne la fonction de production du traitement engrais en “surface” de
l’essai VII, l’hypothèse d’une parabole étant rejetée et celle d’une droite retenue dans
l’intervalle [0,150 N] (tableau 19 page 148), nous admettons les doses m,aximum et optimum
(que la droite ne permet pas d’obtenir) obtenues dans le traitement “bande” à savoir 197 N
et 115 N respectivement, considèrées alors être une estimation approchée par défauit pour le
traitement ur6e en surface ; cette approximation est basée sur le fait qu’à rendements égaux,
un paramètre de courbure “a” inferieur (infinitésimal dans Ile cas de la courbe A) nécessite une
dose “x” plus grande.
IV.2.1.2 - Coefficient réel d’utilisation de I’enarais apporté fQj!J)
Le:s résultats précédents traduisent l’efficacité apparente de I’urC!e sur le rendement
de la plante. Cette efficacité est le résultat d’une part d’un effet direct de l’azote engrais sur
la plante et, d’autre part, d’un effet indirect par accroissement de la cap’acité de la plante à
absorber I’,azote du sol (effet de l’azote engrais sur le système racinaire).
L’utilisation directe de l’azote urée par la plante (parties aériennes) est jugé!e sur les
critères ch coefficient réel d’utilisation de l’engrais azoté I(CRIJ %), de l’azote engrais; absorbé
93
par la plante (NdfF) et du pourcentage d’azote de la plante dérivé de l’engrais (NdfF %)
définis au paragraphe II.2 page 52.
Le CRU % est étudié à l’échelle de l’année (variation intra-annuelle) et à l’échelle de
trois années (variation inter-annuelle).
l- Variation du coefficient réel d’utilisation de I’enarais dans le temps
et
au
Itur .
Essai au champ I sur mil.
Les paramètres permettant d’aboutir au bilan de l’azote dans !a plante figurent aux
tableaux 3 A, 4 A et 5 A en annexe. Les CRU et NdfF sont regroupés au tableau 6. Les figures
12a et 12b courbes A, déduites des tableaux précédents, illustrent la variation du NdfF et du
N total.
Alors que le rendement matière sèche et le N total augmentent constamment en cours
de cycle, le NdfF, aprés un accroissement rapide, diminue sensiblement à partir du 20-25ème
jour jusqu’au 3545ème jour, puis remonte jusqu’au stade maturité. A ce stade les CRU
atteignent 18 % et 19% à 30 N, 24% et 27% à 90 N. Ce phénomène de diminution d’azote 15
(ou d’engrais) en cours de cycle, surprenant, s’observe aussi bien aux doses 30 N que 90 N.
Cette diminution en cours de cycle des CRU et NdfF ne peut résulter que d’une perte
nette de traceur hors du végétal en cours de cycle : la plante perd plus d’azote engrais
qu’elle n’en absorbe.
La figure 12b courbe A met en évidence une absorption continue et croissante d’azote
dans la plante. Entre le 22ème et le 35ème jour, cette absorption croissante s’oppose à la
décroissance du NdfF ou du CRU % qui varient de façon similaire en raison de l’équation
suivante :
NdfF
CRU % = -
x 100 = k NdfF
N F
Cette observation atteste une absorption d’azote provenant de la matière organique du sol,
supérieure, quantitativement, à la perte d’azote engrais.
94
4NdfFkgNha-’
90 N
urée épiaison
I
79
Jours
h Nabsorbé
kg N ha-1
OO-4 N absorbé
0 0
Jours
-+-- N ” e n g r a i s A
---. . _I N total A
-5 -- N - engrais R
e--m- NtotalB
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Figure 12 : a (haut) : variation des HdfF au cours du temps ;
b (bas)
: variation de W total et de MfF au cours du temps.
A:sansmpost;B:avecaqost.
90 N et 30 N : doses d’azote engrais apporttks.
Essai au champ 1.
Tableau G : Coefficient réel d'utilisation de l'engrais azoté (urée) exprimé en % (C R Ll %) er. azote de la
plante dérivé de l'engrais (NdfF) exprimé en % et kg N ha-l..,
Mi 1
variété Syn. 1 - Bambey, essai 1.
Traitement
Stades végétatifs
I
I
I.
(1)
2
Urée
compost;
Démariage
I
Mojltiison
I
(3)
I
(
~1
MaWté
/
1'
I
I
Epiaison
FloZison
I
I
I
NdfF
CRU % 1
NdfF'
CRU XI
NdfF
CRU % 1
NdfF
CRU XI
NdfF
CRU %l
I
%
&&a-1
-IX
kg-l
! %
-
-
-
-
k~ ha-l
: %
-
-IL
k~ hiTl
-
- -
kgl!d
I
I
I
-1
I
+
1
2.8
0.209
3.7
I 10.1
2.31
13.1
1 7.7
1.77
10.0
1 7 . 0
2.68
9.1 1 10.6
5.31
18.0 1
I
I
I
I
I
l
;30N
l
I
0
I 3.6
0.235
4.0
; 17.1
2.84
16.1
; 10.8
2.10
11.9
1 12.9
2.86
9 . 7
1 17.0
5.66
19.2 I
I
I
I
I
I
I
l
I
+
I
I
'
I
’
I
;
8.3
0.625
3.5
32.5
9.82
18.5
14.2
6.47
12.2
20.0
12.73
14.4
23.1
23.96
2 7 . 1
;n
1
90 N
I
I
I
I
l
I
I
0
1 11.6
0.810
4.6
I 35.3
9.13
1 7 . 2
1 18.7
6.10
11.5
1 26.4
12.64
14.3
1 32.1
21.39
24.2 1
C.V. et significativité
Effet Dose N
38 % N.S
34 % N.S
28 % S
15 % s
a P = 0.05
Effet Compost
25 X N.S
18 % N.S
32 X N.S
20 % N.S
(1)
CRU % pour 1/5 dose totale N (Ni)
(2) et (3)
CRU X pour 3/5 dose totale N (Nl + N2)
(4) et (5)
CRU % pour dose totale N (Nl + Np + N3)
Ce tableau résulte des tableaux 3A, 4A et 5A en annexe.
Tableau 7 : Pourcentage de l'azote engrais retrouvé aans la plante (CRU X) et dans le sol (NiS %).
.
a - Séfa, es;;: II 1, *no,
I,"J
Mode
Grains
Feuilles
Tiges
Rachis
Total
Sol
iota1
d'apport de l'urée
+ Spathes
plante
sol f plante
(CRU X)
(NiS X)
Surface
26!5 a
13.4 a
1.5 3
3.2 a
44.6 a
37.8
82.4
Bande
37.5 b
15.6 a
2.3 b
4.8 b
6’3.2 b
38.3
9a.5
cv %
13.9
18.8
11.8
26.7
14.1
14.6
b- Séfa, essai VI, 1984
Mode
Grains
Feuilles
Tiges
Rachis
Total
Sol
Total
d'apport de l'urée
+ Spathes
sol f plante
Surface
18.9 a
9.0 a
i.90 a
1.6 a
31.5 a
32.0
63.5
Bande
34.6 b
14.5 b
3.7 b
2.6 b
55.4 b
35.4
90.8
Poquet
40.0 b
16.0 b
3.8 b
2.5 b
62.3 b
32.7
95.0
c v %
15.3
19.8
22.0
20.9
13.8
c - Séfa. essai VII, 1985
Mode
Grains
Feuilles
Tiges
Rachis
Total
Sol
Total
d'apport de l'urée
+ Spathes
plante
.r,-,,a w\\
(NiC Y\\
sol + plante
,JuuL#q
\\SD,
Surface
17.1 a
4.3 a
1.4 a
1.6 a
24.5 a
32.7
57.2
Bande
32.9 b
'6.1 b
5.2 b
2.7 b
46.9 b
35.9
82.8
Poquet
34.3 b
7.7 b
5.1 b
3.6 b
50.7 b
51.9*
102.6
^ ,,
L.?. %
;7 .:
L
"3 .L
1
1L r>
IJ.L
31.5
i4.û
*Valeur surestimée vraisemblablement suite a un défaut d'échantillonnage entrainant un bilan supérieur à 100.
Test de Newman et Keuls à P = 0,05 X.
Ce tableau résulte des tableaux 6A, 7A et 8A en annexe.
97
2 - Etude pluriannuelle du coefficient réel d’utilisation de l’enarais
Essais au champ V, VI et VII sur maïs
Les paramètres permettant d’aboutir au bilan azote 15 dans la plante figurent aux
tableaux 6 A, 7 A et 8 A en annexe. Les CRU sont regroupes au tableau 7.
Les CRU relatifs à la méthode d’apport de l’engrais “en surface” (appliquée par les
agriculteurs) sont de 24, 31 et 45 % respectivement pour les années 1985, 1984 et 1983. A
Nioro, un CRU moyen de 35 % a été trouvé sur maïs (paragraphe IV.2.2.1 page 109).
lV.2.1.3 - Immobilisation de I’enorais dans le sol INiS)
Les résultats sont regroupés aux tableaux 9 A (pour le mil), 10 A, 11 A et 12 A (pour
le maïs) en annexe, et schématisés aux figures 13 (pour le mil) et 14, 15 et 16 (pour le maïs).
Pour le mil, ils mettent en évidence une immobilisation importante dans les 40 premiers cm
du sol : 56 % pour la dose 30 N et 40 % pour la dose 90 N, et fortement réduit entre 40 cm
et 80 cm : 8 % pour la dose 30 N et 6 % pour la dose 90 N. Entre 80 cm et 120 cm, elle est
comprise entre 0 et 3 %, donc faible (chaque point des courbes indique l’immobilisation
moyenne pour l’horizon considéré).
Pour le maïs, en moyenne sur les trois années 1983, 1984 et 1985 le NiS est de
34 Ok, dans l’ensemble du profil et 19 % dans l’horizon O-30 cm. A Nioro, une valeur moyenne
de 30 % a été trouvée sous maïs dont 16 % dans l’horizon O,-30 cm (paragraphe lV.2.2.2
page 110).
Cette immobilisation sous forme organique (corps microbiens et vraisemblablement
incorporation dans certaines fractions humiques) dans l’horizon du sol prospecté par les
racines représente une forme de stockage de l’engrais relativement stable, pouvant contribuer
à long terme au maintien de la fertilité azotée du sol (JACQUIN 1989). La quantité d’azote
engrais qui jouera effectivement ce rôle est désignée par NiSP (voir glossaire), non mesurable
directement.
IV.2.1.4 - Efficience réelle de I’enarais
Définie au paragraphe 11.2 page 52, cette efficience réelle mesure le pourcentage de
l’engrais “retrouvé” et “non perdu”.
98
10
20
30
x
’
--I-I
I
4 0
60
-a
3 0 N a v e c c o m p o s t
01---o 3 0 N s o n s c o m p o s t
I-
9 0 N a v e c c o m p o s t
O--O 9 0 N s a n s c o m p o s t
Profondeur (cm)
Figure 13 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol sous culture de mil. Ibse urée 30
et 90 kg N ha” sans copst (A) et avec coqost. (B) . Barbey, essai au chp 1.
99
0
10
2 0
%
L
NiS
24
a,-
9c l-
MODE D’APPORT DE L’UREE
120
*-a
surface
.-.
banae
150
7,
Profondeur
c m
Figure 14 : Profil d’imobilisation de l’azote engrais dans le sol (HiS 1) sous culture de mais. Dose
dW.+e apport& a 100 kg II ha-‘. S&a, essai au champ V.
1 0 0
0
1
C1-k
NiS
If
i
3c
6 0
9 0
MODE D’APPORT DE L’UREE
c
-
- . s u r f a c e
120
.-_-.
b a n d e
*-.- poquet
150
Ifondeur
J
Figure 15 :: Profil d’imobilisation de l’azote engrais dans le sol (UiS !) sous culture de mais. Dose
d%ie apportée 100 kg 111 ha-‘. Sfa, essai au chp IV.
1
NiS
6 0
MODE D’APPORT DE L’URtE
.-.
s u r f a c e
.-.bonde
b.-o paquet
Profondeur
cm
Figure 16 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol. (NiS 0) sous culture de rais. Dose
d9rée apport&? 100 kg N ha-‘. Séfa, essai au champ VI.
,..-a. ".
Tableau 8- : Pourcentage de i ‘azote engrais retrouvé uans id pianw (LKu 701 ez aans ie soi (NiS î;). Mil variété syn. i.
Bambey, essai 1.
Traitement
Dose N
Compost
Grains
Rachis f
Pailles
Total
Sol
Total plante f SO!
kg ha-l
glumes
q.g tf
>.,>r .w.
Efficience réelle approchée par
I
1
W)
,
.---exces
.:
7.4
4.3
6.3
I
18.0
!
71.9
I
89.9
I
I
/
30 N
I
/
/
û
9.8
3.9
5.5
l
19.2
/
60.3
/
79.5
1
/
!
I
I
1
I
I
I
+
10.7
4.0
12.5
I
27.1
I
50.5
/
77.6
90 N
I
I
I
0
11.7
4.7
7.8
i
24.2
I
48.4
I
72.6
1
I
1
C.V et significativité (5 ou N.S)
p)ur l'effet drose N
l
1516s
i
14 % s
I
I
I
à P = 0.05
p3ur l'effet compost
I
20 % N.S ’
6%S
I
Ce tableau résulte du tableau 5A en annexe.
103
Les résultats du bilan azote 15 (efficience réelle approchée par excés) sont regroupés
dans le tableau 8 (traitement “sans compost”) pour le mil et dans le tableau 7 (traitement
“surface”) pour le maïs.
Selon l’équation 14, I’efficience réelle peut être estimée dans l’intervalle suivant :
72 % < Efficience urée 30 N sur mil à Bambey < 80 %
64 % < Efficience urée 90 N sur mil à Bambey < 72 %
53 % < Efficience urée 100 N sur maïs à Séfa < 68 %
A Nioro, une efficience réelle de 65 % (approchée par excès) a été trouvée en culture
de maïs (paragraphe lV.2.2.3 page 110).
IV.2.1.5 - Valeur A et fourniture d’azote oar le sol
Définie au paragraphe 111.2.1 page 62, la valeur A mesure le pool d’azote du sol en
équivalent engrais. Les résultats sont regroupés au tableau 9 pour le mil (traitement “sans
compost”) et au tableau 10 pour le maïs (traitement “surface”).
Sous le mil, les valeurs A sont de 145 et 185 kg N ha.’ équivalent urée pour les
doses 30 N et 90 N. Dans l’essai II, sous mil, à Bambey, une valeur A de 165 kg N ha.’
équivalent urée est trouvée pour une dose d’urée de 90 N (tableau 18 page 135).
La légère augmentation de la valeur A sous l’action de la dose d’azote est
vraisemblablement due à l’effet cumulatif de l’engrais dans le sol fertilisé depuis quatre ans
et non à l’effet direct de la dose, les travaux de I’AIEA ayant montré que la valeur A est
indépendante de la dose d’azote apportée (AIEA 1983).
Sous maïs recevant l’urée en surface, les valeurs A sont de 85, 115 et 95 kg
N ha” équivalent urée, respectivement pour les années 1983 (essai V), 1984 (essai VI) et 1985
(essai VII). A Nioro, une valeur de 145 kg N ha-’ est trouvée sous maïs (paragraphe lV.2.2.4
page 110).
Effectuer la comparaison des valeurs A entre Bambey et les deux autres stations
serait incorrect en raison d’une différence entre les longueurs de cycle des céréales que nous
Tableau 9 : Bilan général de l'azote après culture et quantité d'azote absorbé pour produire 1000 kg de grains.
Mil var. syn . 1 - Bambey, essai 1.
Dose N
Compost
N total plante
NdfF
NdfS
NiS
NdfF f NiS
Valeur ‘A"
Quantité d'azote absorbea pour
kg/ha
kg N ha-l
_
équivalent urée
produire 1000 kg grains (kg]
%
kg N ha-1
kg N ha-1 kg N ha-l
kg N ha-;
kg N ha-l
N-sol
N-engrais N total:!)
-
-
-
t
49.7
10.6 5.3
44.4
21.2
26.5
î48
31.90
2.6i
35.71
3 0
0
33.1
17.0 5.7
27.4
17.8
23.5
144
24.25
5.04
29.29
t
103.9
23.1
24.0
79.9
44.6
68.6
294
37.04
11.10
48.24
9 0
0
66.4
32.1
21.4
45.0
42.8
64.2
1 8 7
23.70
11.30
35.00
Effet dose N : significatif sur le NdfF (C.V = 15 %) et le NiS 5) (C.V = 14 %)
Effet compost : non significatif sur le NdfF (C.V = 20'%)
significatif sur le IldfS (C.V = 16 %)
Rendement témoin ON
36,7 et 19.4 kg N ha-1 respectivement avec et sans compost.
(i) inverse de l'indice d'efficience de l'azote.
Ce tableau resulte du tableau 5A en annexe.
Tableau 10 : Bilan général de l'azote après culture et quantité d'azote absorbé pour produire 1000 kg de grains -
Maïs - Séfa, essais V, VI et VII.
NdfF
NdfS
Valeur "A"
Quantité d'azote mobilisé pour pro-
kg N ha-l
duire 1000 kg de grain (kg)
N total plante
%
kg N ha-l
%
kg N ha-1
équivalent urée
kg N ha-l
N-sol
N-engrais
N total(l)
s
85.42
54.0
44.6
46.0
40.8
84.8
11.01
12.90
23.91
Essai V 8
1983
106.57
58.37
62.2
41.6
44.4
71.3
9.79
12.90
23.91
8
ch
S
64.95
46.36
30.1
53.6
34.8
115.7
12.1
10.49
22.59
Essai VI B
84.92
65.46
55.6
34.5
29.3
52.8
8.35
15.80
24.15
1984
P
101.59
62.08
63.1
37.9
38.5
61.1
10.97
15.60
26.57
s
48.33
51.65
25.0
48.3
23.4
93.6
9.12
9.7
18.2
Essai VII 8
70.89
67.78
48.0
32.2
22.8
47.5
7.40
15.60
23.00
1985
P
76.89
65.71
50.5
34.3
26.4
52.2
7.40
14.16
21.56
S = Surface
8 = Bande
P = Poquet
Rendement témoin ON = 19,12 kg N ha-l
(1) inverse de l'indice d'efficience de l'azote.
Ce tableau résulte des tableaux 6A. 7A et 8A en annexe.
106
y étudions (voir tableau 4) ; elle sera faite ici seulement à titre indicatif, palce qu’elle confirme
la tendance observée entre Nioro et Séfa sous maïs.
En effet, les trois essais annuels analysés donnent des valeurs A de 165 kg
N ha-‘, 14.5 kg N ha-’ et 100 kg N h,a^’ respectivement pour Bambey (mil), Nioro (maïs) et Séfa
(maïs). Ces résultats montrent une tendance à la diminutilon de la valeur A selon un gradient
nord-sud. Nous savons que la valeur A est fonction du ra.pport :
E%
1
-
-
=
-
E’ %
% NdfF
dont elle résulte par le calcul ( équation 17 page 63). Sa diminution découle directement de
l’augmentation du % NdfF que nous avons mesurée, et dans ce cas, rien ne nous autorise à
l’imputer à une diminution du pool d’azote du sol du fait que les conditions environnementales
ne sont pas identiques.
L’azote sol est prépondérant dans la nutrition azotée des deux céréales hormis dans
le sud à Séfa où sa contribution est équivalente à celle de l’engrais : le % NdfS est pour le
mil de 83 94 à la dose 30 N et 68 94 à la dose $0 N ; pour le maïs, il est en moyenne de 50%
sur les trois années à la dose 100 N. A Nioro, un % NdfS de 58 % a été ,trouvé dans le maïs
(paragraphe lV.2.2.4 page 110). II est intéressant de noter que pour un N total identique de
66 kg N total ha.’ du mil (essari 1, 90N) et du maïs (moyenne des essais V, VI et Vil), les NdfF
et NdfS exprimés en kg N ha-’ sont respectivement de 33 et 33 pour le maïs et 21 et 45 pour
le mil (ta.bleaux 9 et 10).
Iv.2.1.6 - Discussion - Conclusions
Les rendements en grains sont faibles : à la dose d’azote optimale calculée dans un
contexte économique où il faudrait 7 kg de céréale pour payer une unité d’azote, ils sont de
16,7 q MLS ha“ pour le mil à la dose 88 N et de 18,7 q M.S ha-’ pour le maïs à la dose de
110 N.
f’ar recours à la méthode isotopique, nous avons pu mettre en évidence et mesurer
la répartition de l’azote engrais après culture. Sur mil, le coefficient réel d’utilisation (CRU) de
l’urée est faible : environ 25 % à la dose optimale ; en revanche, l’immobilisation cfe l’azote
engrais dans le sol (Nis) est élevée :
107
40 O/o a cette dose dans l’horizon O-40 cm. En cours de cycle, dans une période allant de
la mi-montaison à l’épiaison, des pertes importantes d’azote engrais hors de la plante
sont mises en évidence, de l’ordre de 30 à 40 % de l’azote engrais absorbé. Ces pertes
peuvent avoir trois origines : (1) par migration vers le sol sous forme d’exsudats racinaires,
(2) par chute d’organes (feuilles, talles), (3) par voie aérienne sous forme gazeuse ou par
lavage par les pluies. Les premieres ont été signalées par nombre d’auteurs cités par
WETSELAAR et FARQUHAR (1980) et signalées plus recemment par GUIRAUD (1984). Les
secondes ont été signalées sur le mil par SIBAND (1981) ; elles se produisent principalement
en cours de cycle au moment de la régression des talles. Les pertes par voie gazeuse ou par
lavage par les pluies expliqueraient en grande partie les pertes d’azote d’aprés WETSELAAR
et FARQUHAR (1980). Nous retiendrons l’hypothèse de pertes d’azote par voie racinaire et par
régression des talles ; ces deux processus expliquant très bien la variation concomitante du
CRU % et du % NdfF ; l’azote “perdu” serait donc restitué au sol.
II existe vraisemblablement une relation entre le NiS élevé et le faible CRU.
Sur maïs, les CRU sont plus élevés, en moyenne 34 % à la dose de 100 N pour un
Nis moyen de 20 % dans l’horizon O-30 cm et un NiS de 35 % dans tous le profil (moyenne
de trois années).
Les NiS sont donc importants mais variables d’une année à l’autre, d’une situation à
une autre (30 à 50 %) à la dose optimale calculée au paragraphe IV.2.1 .l page 87. Ces
valeurs sont proches de celles trouvées en région tempérée sous culture de blé par MYERS
et PAUL (1971) a savoir un NiS compris entre 25 et 45 % dans l’horizon O-90 cm pour une
dose de 112 N.
II apparaît alors intéressant de mettre en relation la productivité de l’azote engrais
avec sa répartition dans le système sol-plante. En fumure azotée optimale, la productivité
moyenne de l’unité d’azote engrais est de 14 pour le mil à Bambey et 17 pour le maïs
à Séfa. La comparaison à la productivité moyenne de 18 obtenue en France sur blé
(SCORRAILLE 1987) permet de situer l’efficacité de l’engrais azoté sur ces deux céréales au
Sénégal : moyenne sur mil et élevée sur maïs.
Malgré des faibles CRU (inférieurs à 35 %), la productivité de l’azote engrais est donc
moyenne à élevée. Ces deux résultats traduisent l’effet primordial de l’engrais azoté dans
l’accroissement de la capacité de la céréale à absorber l’azote du sol ; effectivement,
les deux céréales absorbent de 6 à 19 kg N-sol ha” en absence d’engrais azoté (tableaux
108
5 A, 6 A, 7 A et 8 A en annexe) et 251 à 45 kg N-sol ha’ à la dose d’engrais optimale! le mil
présentant les valeurs les plus élevées (tableaux 9 et 10). L’engrais azoté à la dose
optimale multiplie au moins par deux la fourniture d’azote sol à la plante.
(Zet effet semble relativement plus accentué pour le système mil - sol “dior” (% NdfS
= 70 %) que pour le système maïs ~ sol “beige” (% NdfS = 50 Oh). En d’autres termes, en
fumure azotée optimale, pour prodluire 1000 kg de grains, le mil absorbe 11 kg de N-engrais
et 23 kg de N-sol, le maïs absorbe aussi 11 kg de N-engrais mais seulement 11 kg de N-sol
(tableaux 9 et 10).
L’absence de la référence (culture du mil dans notre dispositif de recherche à. Séfa, ne
nous permet pas de dissocier l’effet lié à la zone écologique de celui lié1 à la plante.
{Cependant, nous référant aux travaux de BLONDEL (1971 c) sur les caractéristiques
permettant de distinguer les céréales pour ce qui concerne l’alimentation azotée, l’examen de
l’indice d’efficience de l’azote pour chacune des deum céréales indique la primauté du
facteur plante. Défini aussi comme l’inverse du nombre de kg de N total absorbé (NdfF +
NdfS) pour produire 1000 kg de grains, corrélé positivement avec l’indice de rendement
(harvest index), l’indice d’efficience permet à BLONDEL de classer les ceréales tropicales en
deux groupes : un groupe quü comprend le mil et le sorgho à indice bas compris entre 23 et
30, un deuxième groupe qui réunit le riz et le maïs dont la valeur d’indice dépasse 40. Nos
résultats attestent effectivement une différence très nette entre le mil et le maïs ; les indices
d’efficience moyens assortis de l’intervalle de confiance (i t Sx) sont respectivement de 25
(25.26 .t. ‘1.8) et de 45 (44.16 & 1.5).
Le mil, par rapport au maïs, exige donc plus d’azote pour faire la même quantité de
grains et ce “plus” est pris au sol et non à l’engrais. EIV d’autres termes, et pour exprimer
mieux la réalité, nous pouvons dire qu’en présence d’une même quantité d’azote, le maïs
produit plus de grains que le mil.
Une double question se pose pour le maïs : le % NdfS peut-il être accru ? Est-ce
l’utilisation de l’azote sol par le maïs ou la fourniture par le sol qui est limitante, ou l’une et
l’autre ? Les questions soulevées sont importantes ; pour cette raison elles nécessitent le
concours de physiologistes des plantes.
Nous avons ensuite essayé d’interpréter les résultats de variatiion de valeur A Sa
diminution peut être la cause ou la conséquence d’une augmentation ‘du % NdfF ; elle ne
nous autorise pas, par conséquent, à l’imputer à une diminution du pool d’azote du sol. Ceci
109
confirme que la validité des comparaisons de valeur A ne peut être assurée qu’en conditions
environnementales identiques et avec des plantes de même cycle présentant le même rythme
de développement.
Enfin, la mesure du pourcentage de l’azote engrais retrouvé dans le système sol-
plante, fait apparaître un déficit dans le bilan azoté de l’ordre de 30 %. attribué aux
pertes d’azote dans l’atmosphère. Ces pertes sont importantes et de l’ordre de 30 kg
N ha.’ aux doses d’engrais optimales proches de 100 N, et imposent la recherche d’un
accroissement de I’efficience de l’azote engrais sans perdre de vue la nécessité
d’accroître l’utilisation de l’azote sol et surtout le maintien du pool d’azote mobilisable
du sol donc de son taux de matière organique.
IV.2.2 - Variabilité soatiale
Essai au champ IV
Déjà réalisée en sols ferrugineux tropicaux pour les caractéristi’ques hydrodynamique
(IMBERNON 1981) pour la texture (CISSE et VACHAUD non publié 1987), pour la matière
organique (SELLER et a/ 1981), pour la nodulation des légumineuses (WEY et OLIVER 1982)
l’étude de la. variabilité spatiale d’une parcelle considérée comme homogène est un préalable
nécessaire à toute étude impliquant le sol comme support et source d’éléments nutritifs pour
la plante. MQREL (1989) souligne que “les variations des facteurs qui conditionnent les teneurs
du sol en éléments solubles ou “assimilables” sont de même amplitude qu’il sagisse d’une
étendue relativement grande ou d’une petite surface”. A cet égard, I’efficience de l’engrais
étant évaluée à l’échelle du système cultural, donc du champ, il nous est apparu nécessaire
dans une première approche d’appréhender la dispersion des résultats parcellaires (micro-
parcelle) au sein d’une grande parcelle assimilée à un champ. C’est le but de cet essai qui
comporte 42 micro-parcelles de 1,12 m2 délimitées dans un champ de 3800 m’. La dispersion
des résultats est représentée graphiquement par un histogramme (DAGNELIE 1973).
lV.2.2.1 - Coefficient d’utilisation réel de I’enarais (CRU %)
Les paramètres permettant d’aboutir au bilan azote 15 dans la plante figurent au
tableau 13 A en annexe.
Le C.R.U moyen est de 35 %, sa variation étant comprise entre 25 et 46 %.
L’histogramme (figure 17) montre :
110
111) que le mode (valeur de la classe dont l’effectif est maximum) appartient à la classe
de centre 37 % ;
112) une chute sensible de l’effectif au-delà de cette classe.
lV.2.2.2 - Immobilisation de I’enarais dans le sol (NiS)
Les paramètres permettant d’aboutir au bilan azote 15 dans le sol figurent au tableau
14 A en annexe. Le NiS est de 30 %, sa variation C?tant comprise entre 17,5 et 45,5.
L’histogramme (figure 18) fait apparaître :
~:l:) deux modes appartenaint aux classes de centre 26 % et 33 %, modes a priori sans
réalité propre ;
1:2’) une chute sensible de l’effectif au delà de la classe de centre 33 %.
‘-e profil de NiS (figure 20) montre une décroissance trés nette au delà de 20 cm.
Dans l’horizon 80-120 cm, seulement 3 à 5 % de I’engralis sont retrouvés, laissant supposer
qu’a.u delà cette profondeur l’e lessivage de l’urée est minime.
lV.2.2.3 - Efficience réelle de I’enarais (CRU % t NiS 48)
‘Telle que nous l’avons définie au paragraphe ll.2.L! page J’eff icience réelle approchée
par excè!s de l’urée apportée sur le mai’s est de 65 % (tableau 11). Selon l’inéquation 14,
I’effkience réelle peut être estimée dans l’intervalle suivant :
51%I
<
Efficience urée 100 N sur maïs à Nlioro
<
65 %
Cet intervalle est proche de celui mis en évidence à Séfa (page 145, urée en1 surface).
Les pertes d’azote engrais principalement dans l’atmosphère (érosion et ruissellement
étant admlis négligeables) sont donc de l’ordre de 35 % de l’urée apportée (elles ét,aient de
30 % sous mil à la dose d’urée de 90 N).
L’histogramme des pertes d’azote engrais (figure 19) montre une distribution d’allure
norrnale, ce qui n’était pas le cas pour les CRU et le NiS, avec le maxirnum d’appiarition de
la classe, 35 à 39 % et la décroissance des effectifs de part et d’autre ; 80 % des Iparcelles
présentcent des pertes comprises entre 25 % et 45 ‘%.
llV.2.2.4 - Valeur A et fourniture d’azote par le sol
111
Effectif
Nombre d’intervalles : 5 109 n
( nomtre de porcelles = n )
(n-nombre de rdsultots)
t
IO-
6 -
4 ‘-
2-
O -
I
26P
26,5
31,o
33,5
36P
36,5
41P
43,5
46.0
C R U
Figure 17 : Histograne des coefficients réels d’utilisation de l’azote engrais (CRU %) d’une culture
de maïs. Dose d’urée apportée 100 kg H ha-‘. Hioro, essai au eharp IV.
1 1 2
Effectif
Nombre d’intervalles : 5 loq n
” ( n o m b r e d e p a r c e l l e s : : n)
(ni nombre de rdsultats)
IZ-
IL-%
l7,5
21
24,5
2 8
31,5
35
38,5
42
45,s
Ni!$
Figure 118 : Histograme des quantités d’azote engrais imbilisc! dans le sol (NiS 8) sous culture de
MIS. Dose d%rée apportée 100 kg N ba”. Nioro, essai au clmp IV.
113
Effectif
Nombre d ’ i n t e r v a l l e s = 5 log n
( nombre d e parcelles=n)
(n= nombre de rhltatr)
Figure 19 : Histograne des pertes d’azote engrais hors du sol cultivé en rais. Dose dhr& apportée
100 kg Ii ha-l. Nioro, essai au champ IV.
114
_~---
-_--
----
---
0
10
20
%
20’
40
80
i
120
Figure 20 : Profil d’imobilisation de l’azote enqrais dans le sol (NiS 1) sous culture de mis. Dose
d’urée apport&! 100 kq N ha-‘. Nioro, essai au champ IV.
115
jableau 11 : Pourtentages de l'azote engrais utilisé par la plante (CRU %)
et immobilisé dans le sol (NiS %). Culture de Maïs - Nioro,
essai IV.
Plante
l
Sol
(CRU %) 1 (NiS %)
---~-I_
- -
- -
N-engrais
35.0 %
64.6 %
l
-
-
-
- --
-1
-
-
Intervalle de confiance à P = 0.05 )
.-ll-----
C.V.
I
-
I
-
I
13 %
La valeur A équivalent urée est en moyenne dle 145 kg N ha’. L’azote sol est
préponderant dans la nutrition azotée! du maïs (51 kg N-sol ha-’ contre 37 kg N-engrais
ha” soit un NdfS de 58 %).
IV.225 - Conclusion
La distribution des CRU et de NiS fait apparaître une assez grande variabilité sur le
terrain, et une dissymétrie provoquée par une chute des effectifs au delà du mode 37 % pour
te CRU et 33 % pour le NiS. Mais ces deux paramètres sont liés entre eux dans le systeme
sol-plante ; de ce fait, il est lplus judicieux de considérer le bilan (ou les pertes) cle l’azote
engrais logiquement corrélé au milieu morphopédologique en conditions de culture homogène.
Effectivement, dans notre essai, la distribution des pertes apparaît comme normale.
,4insi, pour les études d’efficience de l’engrais azoté, importe-t-il de considérer le
système sol-plante. II en résulte la nécessité d’une prudence accrue quant ;i l’interprétation des
résultats expérimentaux ne portant que sur la plante.
lV.2.3 - Lixiviation de I’enorais
Essai au champ Ill
I3LONDEL (1971 a-c) a suivi la lixiviation de l’azote en différents sites du Sénégal. A
Bambey, malgré un bilan hydrique largement déficitaire, on observe, en quelques semalnes
pendant la saison des pluies, une perte d’azote par lixivialtion qui est en relation directe avec
la piluviometrie. II trouve une relation llinéaire entre la lixiviation des nitrates et la pluviométrie
en mm : un mm de pluie provoque une descente des nitrates de 0.7 cm.
La lixiviation de l’azote dans les sols sableux du Sénégal a ensuite été étudiée par
PIERI (1982) ‘et CISSE (1986) qui ont utilisé des cellules de prélèvement de solution du sol ;
la déterrnination du bilan hydlrique associée à la connaissance des teneurs minérales de la
solution du sol leur ont permis d’estimer en culture semi-intensive des pertes en azote
comprises entre 10 et 50 kg N ha-’ sous arachide et négligeables sous mil. Ces pertes
orésentent une grande variabilité spatiale.
Dans l’essai au champ Ill en objet, le marquage isotopique de la solution du :SOI nous
permet de suivre la lixiviation de l’azote engrais.
IV.2.3.1 - Lixiviation en cours de cvcle et utilisation de l’azote engra,is par la
plante
Les pluies très importantes de début de cycle (figure 3 A en annexe) ont provoqué
117
Tableau i2 : Excès isotopique de la solution du sol sous mil variété Souna III.
Bambey, essai III.
T
-
-
Prélèvements
Profondeur
N" parcelle
Nppm ' E %
T
Vo.1 urne
I
-I_
prélevé
-
-
I-
1
71
0
.I-
160
-
4
90
/
0
./
90
-
-
Premier prélevement
30 cm
7
49
./
50
-
A
-
-
29-08-80
10
64
./-
45
-
- ----~A--
(+ 3
11
74
,/
35
jours après
-
-
I
O
-
-
-
premier apport)
60 cm
1
115
26
,1
‘-
-
-
1O
I
110 cm
3
110
28
--:A-
180 c m
3
435
46
-
-
1-L
1
150
73
0 . 0 6 5
-
-
-.
30 cm
4
70
63
0
7
50
63
0.052
Second prélèvement
1
150
87
0.022
06-g-80
60 cm
3
345
49
0.035
(+ll jours aprh
4
160
58
0
-
-
premier apport)
-j
I-
1
400
20
0
-
-
-i
110 cm
3
360
28
0
i-
-
-
180 cm
3
1515
40
0
./_
-
-
1
285
12
1.187
-
-
rroisi&me prélbwwnt
30 cm
4
100
11
0 . 0 2 9 ,
-
-
13-9-90
7
130
12
0.044 I
:juste avant deuxième apport
10
320
19
d'engrais azoté)
11
330
17
(+ 48 jours après
_-
I premier apport)
60 cm
3
340
4
4
330
13
I-
I
110 cm
3
250
/-
180 cm
3
,
1200
!-
Première pluie : 6-08-80
Geyyination: 7.08.80
récol te : 27-10-80
Apports engrais :.30 kg N haSl le
26-08-80
CE X = 2.04)
.30 kg N ha le 13-09-80
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitina:
118
une forte percolation et une lixiviation de l’azote du sol en profondeur (tableau 12)1 estimée
à enviror, 10 kg N ha” au 13-09 (VACHAUD 1981). A partir de la mi-septembre (soit 40 jours
aprés le semis), le taux de Va[riation du stock hydrique dlevient négatif, ce qui correspond à
une bonne implantation du système r,acinaire et à l’arrêt des pluies (VACHAUD et ci/. 1982).
Pour cette raison, après le 13-09, aucune des cellules de prélèvement, jusqu’à 180 cm, n’a
fourni de solution. Ceci nous permet d’avancer : (1) que seul le premier apport d’azote a été
affecté par la lixiviation ; (2) que le second apport d’azote a été vraisemlblablement très peu
utilisé par le mil, d’où le faible CRIJ de 27,6 % (tableau 1.3,) ; en revanche, le CRU du premier
apport de 30 N, non mesuré, serait élevé, de l’ordre de !50 %.
!;~#US une pluviométrie normale en quantité et en répartition cette année-là
(quoiqu’excédentaire par rapport à la [moyenne des dix dernières années), la descente du front
d’azote ‘15 s’est faite jusqu’au 2Oème jour après l’apport (d’engrais, à raison de 5 à ‘7 cm
jour” : au l lème jour, la profondeur de 60 cm était atteinte ; au 18ème jour (aprés le premier
apport d’engrais), soit 37 jours après la germination, la profondeur de 1’10 cm était atteinte.
Or, ;i cette da,te (40ème jour environ) et jusqu’à plus de 100 cm de profondeur, le mil colonise
bien le s’ol (CHOPART 1980) d’où les ‘chances d’une utilisation optimale dle l’azote apporte au
démariage., contrairement à l’apport àl la montaison pour les raisons évoquées ci-dessus.
Ces résultats montrent I’effic:acité de l’apport d’azote au démalriage et les risques
d’inefficacité sur la plante de l’apport d’azote à la montaison (mais ne traduisant pas
nécessairelment une faible efficicence réelle selon la définition que nous en avons clonnée
page 5411.
L’art& précoce des pluies ava.nt l’apport d’azote à. la montaison ayant fortement réduit
sinon empêché l’utilisation de cet azote, ne permet pas de calculer la valeur A sur la base
de 60 kg N ha-’ d’engrais azot(l apporté ; sur la base de 30 kg IV ha.’ (seur apport
vraisemblablement utilisé pour le mil), la valeur A serait de 172 kg N ha-’ équivalent sulfate,
coht;rente avec celle obtenue dans les expériences préckdentes. La fourniture d’azot.e par le
sol est émlevée : 97 kg N ha-‘, soit 85 % de l’azote total de la plante (tableau 13).
lV.2.3.2 - Profondeur de lixiviation de l’engr&
En absence de dispositifs de capteurs de solution du sol ou de cases lysimétriques,
la lixiviation est difficile à mesurer en terme de profondeur et de quantité. La mesure de
l’immobilisation de l’azote engrais en1 sens large (voir glossaire) nous permet cependant de
connaître avec une relative précision la quantité d’azote engrais lixiviée et éventuellement
immobilisée au-delà d’une profondeur donnée. Elle a é1.G étudiée aux paragraphes IV.2.1.3
page 97 pour Bambey et Séfa, et lV.12.2.2 page 110 pour Nioro. Sous pluviométrie inférieure
à 700 mm à Bambey sous mil et à Nioro sous maïs, moins de 5 % de l’azote engrais sont
119
Tableau- 13: Quantité et pourcentage de l'azote 15 provenant de l'engrais marqué retrouvé
dans le mil variété souna III. Bambey, essai III.
-
1Poids sec
N total
;
EX
X NdfF
Q 15N
CRU X
, kg ha-l
kg ha-1
g ha-l
I
-
f
I
I
I
[Grains
t
1996
4 2 . 6
I
0.333
1 6 . 3
t
142.02
I
11.3
I
1
f
f
t
I_
I
[Rachis +
f
I
f
Iglumes
t
1241
15.9
I
0.331
1 6 . 2
52.59
4 . 2
I
f
I
-1
I
I
I
!Tiges +
t
Ifeuilles
I
6167
I
55.9
1
0.272
I
1 3 . 3
I
151.98
I
12.1
1
I
t
f
f
I
1
I
IPlante
9404
f
114.5
t
0.303
/
1 4 . 9
t
3 4 6 . 6
2 7 . 6
entigre
I
(CV Xl
(4.8)
(17.8)
(10.5)
I
l
1
.-
Azote apporté : 6 0 kg N ha-1
E % =
2.04
Qx5N depart = 1 257.16 g ha'1
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
120
retrouvés au delà de 80 cm : 3 ‘% ;9 Bambey et 4 % & Nioro ; à cet égard, nol.ons qu’à
Bambey, d;ans l’essai III relaté dans le paragraphe précédent, le front azote 15 n’a pas’ dépassé
110 cm de Pr(ofondeur. Sous urne pluviométrie supérieure i?~ 700 mm, à Séf;a, de l’azote engrais
est retrouvé dans l’horizon 120-150 cm mais en quantité rrés faible (moins de 5 %).
lV.2.3.3 - Conclusion
L’&tude de la lixiviatioln de l’azote 15 montre les risques de faible utilisation par le mil
du deuxième apport d’azote au stade fin montaison - début épiaison, en raison d’une réduction
‘. voire d’un arrêt - du drainage de I’e!au en profondeur ; ce phénomène trés probable dés le
début de l’épiaison, correspond à la période où les besoins en eau sont les plus importants,
de I’épiaiaon jusqu’à la floraison (DANCEllE 1973). Ces risques sont réduits sur maïs en
raison d’une pluviométrie supérieure dans la zone où cette plante peut &re cultivée.
IV.2.4. Volatilisation de l’engrais.
Essai en milieu contrôlt?
Avant d’aborder I’étucle de la volatilisation de l’engrais dans les conditions dle culture
des sols sableux tropicaux, nous ferons un bref historique sur l’évolution des idées et des
travaux depuis deux décennies, relati,fs aux pertes d’azote dans l’atmosphère.
Dans les sols sableux tropicaux, les pertes par Bixivlation n’expliquent pas la faible
utilisatioli de l’azote par les plantes. Pour cela, BLONDEL (1967) a émis I’hypothkse d’une
possible volatilisation de l’ammoniac à partir de l’urée ; celle-ci, en effet, est apportée dans
toute la zone du Sénégal en couverture ; elle est ammonifiée rapidement et quelques jours
après le traitement, la teneur en azote ammoniacal augmente dans l’horizon de surface.
Pour vérifier cette hypothèse, cet auteur a entrepris de mesurer directement les pertes
par volatilisation. Le sol est alors couvert par une cloche contenant une coupelle avec de
Il’acide sulfurique dans le but de fixer l’ammoniac dégag&
Malgré des conditions favorables à des pertes d’azote par volatilisation - température
célevbe, hurnidité, faible capacité d’khange - BLONDEL ne rnesure que des pertes négiligeables.
Par la suite,, vers les années 1980, nos résultats expérimentaux au champ Font état
d’un bilan azote 15 engrais compris entre -20 et -50 % (tableau 16). Ce déficit est attribué à
des pertes dans l’atmosphère. ConsidiSrant d’une part ces résultats et d’autre part les résultats
de BLONDEL (1967) qui conclut ii des pertes négligeables par volatilisation, nous sommes
Iconduits j invoquer la dénitrification (GANRY et a/. 197@. Cependant, des expériences
121
ultérieures nous conduisent à remettre en question cette hypothèse, la dénitrification ne
pouvant expliquer à elle seule les pertes importantes sur témoin.
Si l’accroissement des pertes d’azote engrais enregistrées en présence de pailles
enfouies pouvait raisonnablement être attribué à la dénitrification (GANRY et a/. 1978 ;
GUIRAUD l984), en revanche nous avions de fortes présomptions pour attribuer les pertes sur
le témoin sans paille, à la volatilisation sous forme ammoniacale (SOCHTIG 1978 ; WETSELAAR
et GANRY 1982).
Reprenant alors les résultats de BLONDEL, en calculant la quantité d’acide utilisée,
nous avons vu que la concentration de l’acide était trop faible ; par ailleurs, en raison de la
couverture du sol par une cloche, une rediffusion de l’ammoniac dans le sol a pu se produire.
L’ensemble de ces raisons (faible CRU, pertes élevées dans l’atmosphère) nous a
amené à réétudier le processus de volatilisation.
En sols sableux tropicaux, généralement acides, les pertes par volatilisation
d’ammoniac gazeux se produisent surtout à partir de l’urée. Ce processus requiert : (1)
l’activation de l’hydrolyse de l’urée et l’accumulation d’azote ammoniacal, (II) des conditions
pour un faible rapport NH,‘/NH,. Le facteur essentiel influençant ce rapport est le pH de la
solution du sol parce qu’il affecte l’équilibre représenté par l’équation suivante (FRENEY et a/.
1981) :
a+ t OH- - NH, t H,O
Plus le pH est élevé, plus bas est le rapport
-
N-k
D’autres facteurs influencent ce rapport, comme la capacité d’échange du sol, la
température de la solution du sol et la dessiccation (VLEK et STUMPE 1978).
Lorsque l’urée est appliquée en surface, les conditions I et II sont réalisées ; en effet,
l’activité uréasique induit une augmentation de pH d’autant plus forte que le pouvoir tampon
du sol est réduit (C.E.C. < 5 meq 100 g-’ dans la majorité des sols sableux).
Le flux d’ammoniac dans l’atmosphère est positivement relié à la vitesse de l’air à la
surface du sol (FRENEY et a/. 1981) raison pour laquelle nos études sur la volatilisation ont
porté sur un système ouvert (voir figure 21).
122
--__
--
---
---
J’ Tuyau ptostique ,
-
-
-
L
-
-
- + -
P o m p e 4 v i d e
Bouchon caoutchouc
k L a r g e (prouvefte Wongeoble
\\. Solution d’acide b o r i q u e avec indicateur
Petit tuyau en verre
pour l’addition d’eau
V e r r e frittd
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-
-
-
-
-
--~-
Fnqure 211 : Schéma du système utilisé en nilieu contrôlé pour la déternination des pertes par
volatilisation d”anoniac à partir de lkrée a~joutée.
123
Nos essais ont été réalisés dans un dispositif de piégeage de l’ammoniac dans une
solution d’acide borique (figure 21) à Bambey, dans l’atmosphère ambiante du laboratoire qui
varie assez peu en saison des pluies (25 C < 0 < 30’ C ; 70 % < hygrométrie < 90 %).
Une pompe à faire le vide doit procurer un courant d’air suffisant pour simuler le mouvement
d’air du vent. La pompe à vide est rattachée à trois ou quatre de ces dispositifs, l’ensemble
étant généralement constitué d’un témoin et de deux à trois traitements. Les répétitions ont
été opérées dans le temps. On simule les conditions de la parcelle, en utilisant un pot en
plastique contenant 500 g de sol d’une surface de 46.53 cm’, non cultivé durant l’expérience,
dans lequel est placé un petit tuyau en verre pour l’addition d’eau dans le but de maintenir
les conditions d’humidité comprises entre la capacité au champ et la capacité de rétention.
Ensuite, on ajoute 10 ml de solution d’urée contenant 46.53 mg d’azote, correspondant à 100
kg ha-’ d’azote urée. La titration de la solution d’acide borique dans l’éprouvette se fait
périodiquement, généralement tous les jours avec de l’acide sulfurique 0,02 N. Les expériences
ont duré entre 139 h et 244 h.
IV.2.4.1 - Facteur sol
Quatre types de sol ont été étudiés : (a) un sol ferrugineux tropical peu lessivé de
Bambey appelé localement “dior”, (b) un autre sol de Bambey intermédiaire entre le sol
ferrugineux tropical et le vertisol, appelé localement “dek”, (c) un sol vertique appelé
localement “argiles noires” formé sur marnes calcaires, prélevé dans la région de Sébikotane
(50 km à l’Est de Dakar), (d) un sol de Séfa (Sud Sénégal) ferrugineux tropical lessivé à tache
et à concrétion appelé localement “beige”. La caractérisation de ces sols figure au tableau 1
page 34.
Moins le sol est argileux, plus intense est la volatilisation. Le pourcentage d’azote
engrais volatilisé, respectivement pour les sols de Bambey “dior” et “dek”, de Séfa et de
Sébikotane, est respectivement de 40 %, 22 %, 20 % et 15 % (tableau 14).
lV.2.4.2 - Facteur blacement
L’enfouissement de l’urée dans le sol réduit significativement Ees pertes à partir de
1.5 cm de la surface. La proportion de l’azote urée volatilisée est respectivement pour l’urée
en surface, enfouie à 1.5 cm, enfouie à 2.5 cm, enfouie a 3.5 cm et enfouie à 5 cm, de 41 %,
19 %, 10 %, 4 % et 0 % (tableau 15)
lV.2.4.3 - Facteur
La volatilisation est liée positivement à la dose d’azote urée appliquée. Sur la base
du pourcentage d’azote urée volatilisé, cette relation semble répondre à une loi des
124
G
In
G *
h
CU
N
OP
CI
0.l
.
2
N
hi
h
N
M
+, P;
2!
F;
2
*
Tableau 15 : Proportion d'azote urée volatilisé après appl ication d'urée (100 N) à différentes profondeurs
en sol sableux dior de Bambey.
Profondeur
d'incorporation
X N-urée
Surface
41 x (' 2)
1.5 c m
1 9
%
ct 3)
2.5 c m
10
x
(; 1)
3.5 c m
4
%
(,+ 1)
5
c m
0
%
Entre parenthbse figure 1'Bcart type de la moyenne.
126
accroissements moins que proportionnels. Sur la base des quantités d’azote urée voilatilisées,
cette relation apparaît linéaire (figure 22) impliquant pour la précédente, une relation de nature
hyperboli,que. Ces résultats sont en accord avec ceux cites par FAURIE (1980).
l’V.2.4.4 Discussions - COnClUSiOnS
Le:s valeurs calculées sont proches des valeurs observées en mini-lysimètres ; elles
diffèrent avec les valeurs observéea au champ : inférieures pour la dose 30 N et sulpérieures
pour les doses 60 et 90 N, mais dans l’ensemble demeurent cohérentes (tableau 161.
La figure 22 permet de préciser les limites de volatilisation : sa limite supérieure serait
de 55 % de ll’azote urée app’orté et sa limite inférieure correspondrait a la dose de 25 kg
azote uree ha.‘. En d’autres termes, en sols sableux “dior’“, la volatilisation ne dépasserait
jamais 5!3 ‘% de la dose d’urée appliquée et ne se déclencherait qu’à partir de la diose de
25 k.g d’urée ha”.
II importe de noter que tous les essais ont été conduits avec de l’urée en solution,
non marquée. Une expérience comparant l’urée en granulés et en solution à la dose 100 N
montre peu de différence dans l’azote volatilisé hormis urne cinétique plus rapide pour l’urée
en solution. II est cependant vraisemblable qu’aux doses faibles, l’urée sous forme de granulés
induira une volatilisation plus importante en raison de la concentration élevée en urée au
niveau di granulé, identique quelle que soit la dose épandue.
127
Tableau 15 : Pourcentages des pertes d'azote urée
calculés par la relation établie
figure 22 et mesurés in situ au champ et en minilysimètres en sol sableux
"dior" de Bambey.
Dose N
Calculé
Mewré
Mesuré
kg ha-l
au champ
en minilysititres
30
7
17 (1)
6 0
31
24 (2)
9 0
3 9
2 7 (1)
39 (3)
120
4 3
45 (2)
48(g) et 45(3)
(1) Essai 1 ;
(2) GANRY et GUIRAUD, non publié ; (3) GANRY et al. 1978 ; (4) GANRY et GUIPJIUD 1979
128
%I Y - de volotilird
bl- u r t r volotili~i~
kg.N. h o - ’ 4
Y
Y
14,55
Y-0,553-
I
0
5 0
1
-.Y-----
‘/
150
100
50
~
- 0
100
150
2 0 0
2 5 0
3 0 0
x
Ooac N - urbe kg.N. h o - ’
Figure 22 : Volatilisation amtoniacale de lk~f% en fonction de la dose appliquée - Essais en milieu
contrôlé.
129
IV.3 - OPTIMISATION DE L’UTILISATION DE L’AZOTE
131
A l’issue de cette analyse de la productivité du système tel qu’il existe actuellement,
faite en relation avec la quantification des principaux flux d’azote, nous nous proposons de
répondre à deux questions capitales : pourquoi optimiser et comment optimiser ?.
Rappelons nos trois objectifs interdépendants : accroître la productivité du sol,
économiser au maximum l’engrais azoté et maintenir la fertilité du sol. Mais avant d’aborder
notre propre analyse, nous mentionnerons les principaux résultats obtenus par BLONDEL
(1971) et les hypothèses et recommandations qui en découlèrent dans le but d’accroître la
production de la céréale. Obtenus sans le recours aux méthodes isotopiques, les résultats de
BLONDEL sont essentiellement qualitatifs mais leur mérite est d’avoir précisé, il y a plus de
vingt ans, les principaux facteurs “azote” et “plante” déterminant le rendement en grains de la
céréale. On peut les résumer dans l’équation suivante :
Rendement de la céréale = f (a, b, c, d, e, f, g)
dans laquelle :
a = quantité d’azote minéralisable
b = cinétique de la minéralisation
c = dose d’engrais
d = méthode d’apport
e = longueur du cycle
f = indice de rendement corrélé à l’indice d’efficience de l’azote
g = ensemble des autres facteurs.
Voici les principales conclusions émises par BLONDEL (1971), lesquelles renvoient aux
facteurs ci-dessus indiqués :
1 - l’alimentation azotée du maïs n’est pas limitée par le stock initial d’azote
minéralisable du sol mais par sa vitesse de minéralisation (a et b);
2 - la vitesse de minéralisation serait trop faible pour assurer une fourniture d’azote
suffisante aux stades critiques (montaison et épiaison) de développement du maïs (b) ;
3 - il est possible d’atteindre le potentiel de production du mil à cycle long sans
apport de fumure azotée (c) ;
4 - par contre, on ne peut atteindre le maximum de rendement du maïs que si l’on
apporte une fumure azotée suffisante et bien répartie suivant les phases de développement
(c et d) ;
5 - par la fumure azotée, on obtient sur maïs des plus-values en grain très
importantes, car l’indice d’efficience de l’azote absorbé est plus élevé (c et f) ;
132
6 - on obtient, dans les essais de fertilisation à Bambey, des accroissements de
rendement importants consécutifs à l’apport d’azote sur la variété à cycle court, alors qu’ils
sont souvent négligeables sur la variété à cycle long (e).
De l’analyse faite dans la conclusion du paragraphe IV.2.1 page 106) et des travaux
de BLONDEL rappelés ci-dessus, il apparait possible de perfectionner les systèmes actuels que
nous venons d’étudier : (1) d’abord en augmentant le rendement des témoins zéro azote ; en
effet, SCORAILLE (1987) a clairement montré pour le blé en France que rendement témoin et
rendemelnt maximal sont corrélés positivement ; nous faisons l’hypothèse qu’il en est <de même
pour les céréales tropicales ; (II) ensuite, en accroissant les ressources azotées du système
et en optimisant le fonctioninement interne dudit système : fumure azotée minérale et
organique, stimulation du cycle interne de l’azote, meilleure adéquation de l’offre par le sol
et de la demande par la plante, diminution des pertes d’azote engrais. PICHOT (1975) abonde
dans le même sens en identifiant quatre facteurs qui régis,sent la fourniture d’azote par le sol:
un facteur intensité (teneur du sol en azote minéral), un facteur cinétique (vitesse de
minéralisation), un facteur qua.ntité (réserves du sol en azote utilisable) et un facteur diffusion
de l’azote.
Pour le système mill-sol ferrugineux peu lessivé, l’accroissement de productivité
semble etroitement lié à la capacité du sol à fournir l’azote (stock d’azote minéralisable,
activité aimmonifiante et nitrifiante) ; même l’engrais azoté’, mal utilisé directement, transite en
grande partie par le compartiment organique du sol d’où la voie d’optimisation envisagée
et réaliséle : les apports rbguliers de matière organique pour leur rôle de support de
l’activité minéralisatrice et de source d’azote minéralisable. On comprend dès lors la nécessité
d’apprécier l’utilisation de l’engrais sur le critère de son efficience réelle.
Pour le système mlaïs-sol ferrugineux lessiwé, l’accroissement de productivité
semble lié autant à l‘engrais qu’au sol (% NdfF = % NdfS) ; cependant les résultats de
BLONDEL (rappelés ci-dessus), ainsi que la forte productivité de l’unité cl’azote engrais et le
% NdfF relativement élevé clue nous avons observés, nous font accorder la primauté à
l’engrais, mais sans perdre de! vue que le sol peut couvrir 50 % des besoins azotés du maïs,
(d’où les deux voies d’optimisation envisagées et réaliséea : la technique de Place#ment de
l’engrais et l’amendement O:rganique par le compost (la première seulement fait l’objet du
présent miimoire dans le cas du maïs).
W.3.1. L’enfouissement de baille est-il bénéfique ‘?
Essai au champ 1.
L’effet annuel de l’enfouissement des pailles sur la, production végetale est conditionné
essentiellelment par quatre facteurs :
133
- deux facteurs intrinsèques : le C/N et la composition en acides organiques solubles
des pailles ;
- deux facteurs du milieu : l’humidité du sol au moment de E’enfouissement et les
alternances humectation-dessication en cours de cycle.
Dans l’essai II, la décomposition s’est amorcée après enfouissement en fin de saison
des pluies précédentes, et a pu se poursuivre l’année de la culture en début de saison des
pluies, avant le semis, en raison du démarrage précoce de la saison des pluies (voir figure
2 A en annexe).
L’amorce de cette décomposition qui a précédé le semis du mil, présente un intérêt
majeur dans la réussite de la culture, comme nous allons le voir.
Les résultats sont présentés au tableau 17.
L’enfouissement de paille dans le sol accroît le rendement matière sèche de la paille
de mil de 31 %, sans effet sur le rendement en grains. Le CRU sur parcelle témoin (sans
enfouissement de paille) est de 23,2 %, identique à celui trouvé dans l’essai I (tableau 6,
page 95) ; il augmente, mais non significativement, sous l’action de l’enfouissement de paille,
passant de 23,2 à 28,6 % (tableau 17). La valeur A sur parcelle témoin est de 164 kg ha”’
équivalent urée (tableau 18) ; ce résultat est cohérent avec celui obtenu dans l’essai I de
185 kg N ha“ (tableau 9, page 104), supérieur dans l’essai 1, en raison vraisemblablement d’un
effet cumulatif de la dose d’engrais azoté. L ‘enfouissement de paille ne modifie donc pas la
valeur A (tableau 18).
L’azote du sol (NdfS) est prépondérant dans la nutrition azotée de fa céréale : 39 kg
N ha-‘, soit prés de 2 fois plus que la part de l’engrais ; le NdfS et le NdfF sont accrus
significativement de 19 % sous l’action de la paille. On notera que cet effet positif de la
paille n’est pas lié à un accroissement de la valeur A : tout se passe comme si le rendement
avait été augmenté sous l’action de la paille sans que celle-ci n’enrichisse le pool d’azote
minéralisable du sol, la plante absorbant l’azote sol (NdfS) et l’azote engrais (NdfF) dans le
même rapport (NdfS/NdfF) que dans le témoin, ce que traduit la non variation de l’excès
isotopique. Trois hypothéses peuvent être retenues pour expliquer ce résultat, qu’on raisonnera
à partir de l’équation 16 page 63, qui peut s’exprimer de la façon suivante :
NdfS
- = k Asol
NdfF
Tableau 17 :
~~ _-- -
Q u a n t i t é e t p o u r c e n t a g e d e l ’ a z o t e 1 5 p r o v e n a n t d e l ’ e n g r a i s m a r q u é r e t r o u v é d a n s l e m i l variét4 s y n . 1 .
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Les valeur. affectées d'une même lettre ne différent pas significativement au test de Newman et Keuls P - 0,005.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
135
136
.Hwothése (11 : améliorations du système racinaire qui expliquerait l’augmentation de
NdfS et NdfF. Mais comment. expliquer la non variation du rapport Nd’fS/NdfF donc de la
valeur A, alors que l’on a accru le pool d’azote du sol par le ,fait même de l’apport de paille?
Hyoothèse (2) : ‘absence d’effet de I’appalrt de paille sur le pool d’azote
minéralisable du sol. Cette hiypothèse est peu vraisemblable du fait que la paille enfouie
contribue peu ou prou à I’alirnentation du mil (dans une expérience lysirnétrique non relatée
ici, utilisant la paille marquée, nou:s avons trouvé une contribution à l’azote total de la plante
de 10 %).
J-fv~othèse 131 : diminution du pool d’azote minéralisable du sol compensée par la
fraction Ininéralisable de la paille, que deux causes peuvent expliquer :
. activation du cycle itnterne de l’azote, mais, par suite d’un accroissement relatif de
l’immobilisation brute de l’azote, la minéralisation nette décroît ; ce processus est plausible
et classique de surcroît suite à un enfouissement de paille ;
- pertes d’azote sol par dénitrification induite par l’enfouissement de paille, ce que
nous avons montré dans une expérience similaire reproduite en lysimètres (GANRY et a/. 1978)
et confirm(5 par GUIRAUD (1984) en sols tempérés.
L’effet de la paille enfouie jugé sur le crit.ère du rendement de la plante
entière est donc bénéfique mais limité par les risques de phytotoxicité qui sont à
craindre durant les vingt premiers jours de la décomposi,tion (GANRY et a/ 1978) que nous
venons d’évoquer ; jugé sur les critères de l’utilisation optimale de I’azotle de l’engrais et du
sol (voir les deux conditions définies au paragraphe 1112.3. page 67), Penfouisseiment
de
paille induit seulement un accroissement du CRU mais ne modifie pas la valeur A,
donc le pool d’azote minéralisable du sol. En ce qui concerne le NiS. nous référant à un
résultat obtenu antérieurement dans un essai en lysimètres (GANRY et a/. 1978), nous faisons
l’hypothèse! que celui-ci n’est pas modifiée.
L.“effet positif de l’enfouissement des pailles sur l’économie de l’azote serait
donc de portée limitée : l’accroissement Ides NdfF et NdfS observé serait la conséquence
de l’accroissement du rendement (de la plante entière (tableau 16) ; de plus, cet
enfouissement présente le risque ‘d’être gravement préjudiciable au rendement et à
I’écanomie d’azote s’il n’est pas realisé dans les conditions définies plus haut.
I’J.3.2. Le compostaw de la paille améliore-t-il I’czfficience de I’BQ& ?
Essai au champ II
137
Les difficultés de restitutions directes au sol des résidus végétaux dans les
exploitations, difficultés auxquelles s’est heurte la vulgarisation du labour d’enfouissement des
pailles, et dont nous avons déjà tenté une analyse (GANRY et a/. 1978) nous ont amené à
étudier la restitution, différée, de résidus transformés. De ce fait, les thèmes de recherche
relatifs à l’optimisation des rendements et du bilan azoté dans l’exploitation, par les techniques
d’apport de fumier et/ou de compost, sont devenus essentiels et ont conduit à l’étude des
processus de compostage semi-anaérobie et anaérobie (biogaz).
Un certain nombre de propriétés communes caractérisent les composts de paille de
céréales et les fumiers pailleux compostés :
- immobilisation importante d’azote (GANRY et SARR 1983) ;
- accroissement des apports au sol de précurseurs de substances humiques
(DOMMERGUES 1972) ;
- homogénéisation du matériel végétal de départ ;
- suppression des risques d’effet phytodépressif (GANRY et a/. 1978) ;
- suppression des germes pathogènes (essais en cours concernant le mildiou du mil).
L’ensemble de ces propriétés et en particulier les deux premières pour notre objectif
d’optimisation de l’utilisation de l’azote, nous a conduit à étudier le compost, et pour cela à
vaincre bien des réticences opposées à l’utilisation de ce produit alors pratiquement inexistant
en milieu rural il y a une dizaine d’années, et à notre connaissance maintenant en voie de
développement au Sud du Mali et Sud du Sénégal (voir introduction, page 21).
Les résultats sont présentés au tableau 17.
L’augmentation de rendement de la plante entière résultant de l’enfouissement de
paille compostée est supérieure à celle enregistrée pour la paille ; elle demeure cependant
très faible et non significative sur les grains. Le N total de la plante suit la même variation :
il est accru significativement de 23 % sous l’action du compost contre 19 % sous l’action de
la paille, l’effet positif du compost par rapport à la paille étant lui même significatif. Le
CRU % avec compost est supérieur de + 26 % au CRU % sur témoin ; cependant, il ne diffère
pas du CRU % avec paille, contrairement au N total, en raison d’un effet inverse du compost
sur l’excès isotopique dans la plante, effet confirmé et encore plus accentué, dans l’essai I
après plusieurs années d’apport de compost au sol (tableau 5 A en annexe). Cette baisse de
l’excès isotopique dans la plante se traduit par un accroissement significatif de la valeur A qui
passe de 165 à 185 Kg N ha-‘. Comparé à la paille, le compost permet donc d’accroître
le pool d’azote mobilisable du sol et sa disponibilité pour la plante (tableau 18,
page 135).
1 3 8
L’effet du compost jugé sur le critère du rendement de la plante entière est donc.
comme pour la paille, bénéfique, mais sans les risques d’effets phytodépressifs, ceux-ci étant
anihilés par le compostage (GANRY 11978). Jugé sur les #C:ritères de l’utilisation optimale de
ll’azde de l’engrais et du sol, cet effet est positif (tableau 18) car il satisfait à la relation :
ab
_----.- < 100 avec: a > b,
(équation 20 page 68)
a- t1
stipulant que l’accroissement de la valeur A est cohérente avec l’accroissement du1 CRU %.
Effectivement, a = A N total plante = 32, et b == A excès isotopique = 7, vérifient cette
relation (tableau 17 page 134).
IV.3.3. L’effet du compost est-il accru par les applications répété% ?
Essai au champ I
Nous venons de mettre en évidence dans l’essai II, trois résultats importants :
l - les CRU sont accrus par la fumure organique (paille ou compost) mais non
modifiés p,ar la forme de ceile-ci (paille ou compost) ;
2 ‘- Les NdfS sont accrus par les deux formes de matière organique, mais deux fois
plus par le1 compost que par la paille ;
:3 ‘- la valeur A est accrue par le compost mais non par la paille.
Ce!s résultats d’essais annuels n’autorisent pas à conclure quant aux effets cumulatifs;
ils suggdrent cependant les avantages probables du compost sur la paille et pourraient
expliquer l’insuffisance de la fumure organique par la paille dans le maintien de la fertilité du
sol déjà signalée par PICHOT et al (1981) et PIERI (1985).
Dans l’essai au champ 1, on étudie Ileffet des applications répétées de compost. Pour
Ila lecture des résultats, on se reportera aux tableaux 6, 6 et 9 pages 95, 102 et 1114.
L’Értude statistique des courbes de réponse du mil aux doses croissantes d’urée en
#absence et en présence de compost, en raison de l’interaction non significative, permet
d’admettre deux équations quadratiques identiques en ce qui concerne les termes dw second
degré “a” et du premier degr(? ‘II”, mais différentes en ce qui concerne le terme constant “c”
qui traduit l’effet du compost (figure 8 page 88).
139
L’accroissement de rendement du mil dû à l’apport de compost, calculé à partir des
équations évoquées ci-dessus, est de 300 kg M.S de grain ha-’ quelle que soit la dose d’urée
apportée.
Le N total en cours de cycle est accru significativement sous l’effet du compost
surtout aprés la floraison (figure 12b page 94)
.
Les CRU subissent la même dépression en cours de cycle que sur le témoin sans
compost ; leur remontée est cependant plus rapide en présence de compost : 13 points contre
10, entre le 47ème et le 79ème jour (figure 12b page 94).
Cependant les CRU finals sont peu augmentés sous l’action du compost (27 % contre
24 %) en raison de la variation inverse de N total et de l’excès isotopique, évoquée au
paragraphe lV.3.2 page 137 (tableau 8 page 102) _
Le NiS est accru significativement mais cet accroissement reste cependant faible
(tableau 8 page 102).
L’efficience réelle approchée par excés de l’azote engrais (CRU % + NiS %) est
légèrement accrue ; elle est respectivement pour les doses de 30 N et de 90 N, de 90 %
contre 80 % sans compost, de 78 % contre 72 % sans compost (tableau 8 page 102).
Selon l’inéquation 14 page 54, I’efficience réelle peut être estimée dans l’intervalle
suivant:
72 % < Efficience urée 30 N sans compost < 80 %
74 % < Efficience urée 30 N avec compost < 90 %
64 % < Efficience urée 90 N sans compost < 72 %
67 % < Efficience urée 90 N avec compost < 78 %
L’efficience réelle de l’urée apportée à faible dose (30 N) et à forte dose (90 N) est
légèrement accrue par l’apport de compost.
140
Les pertes d’azote engrais sont attribuées essentiellement à la volatilisation
(paragraphe iV.2.4 page 120) : celles-ci sont donc diminuées sous l’action du complost de 3
kg N ha-’ & 30 N et de 5 kg IJ ha-’ à 90 N (tableau 9 page 104).
E:n ce qui concerne la valeur A et la contribution du sol à la nutrition azotbe de la
plante, deux résultats importants se dégagent : (1) l’apport de compost accroît sensiblement
les valeurs A quelle que soit la close d’azote engrais apportée ; (II) l’azote sol est
prépond&ant dans la nutrition azotee de la céréale et fortement accru sous l’action du
compost (tableau 9 page 104).
De 145 et 185 kg N ha” équivalent urée les valeurs A passent à 250 et 29!j kg
N ha.“ équivalent urée sous l’action du compost, respectiwment pour la dose 30 N et la dose
90 N. Comparées aux 185 kg N ha-” obtenus sous l’action du compost en effet direct et
annuel dans l’essai II, ces valeurs traduisent un effet hautement positif des applications
répetées de compost sur le pool d’azote du sol qu’il est intéressant de relier à l’effet sur
l’azote total du sol que nous avons mis en évidence par l’analyse chimique. En effet, aprés
quatre années de monoculture de mil, on enregistre une nette supériorité de la teneur en azote
total du sol des parcelles avec composIt comparativement aux parcelles San#s compost : 0,030%
versus 0,021 % à la fumure de 90 N dans l’horizon O-20 cm (tableau 9 A en annexe). Ces
résultats confirment ceux obtenus par GIGOU (1982) au Nord-Cameroun qui montre que le
stock d’azote total du sol ne se maintient qu’en présence de compost de paille de sorgho.
La fourniture d’azote sol (NdfS = y) est corrélée positivement à la dose d’engrais x
(figure 23). La relation s’apparente àl une droite d’équation y - 0,3 x + 20. Le compost
accroît la fourniture d’azote de la même quantité à 0 N et à 30 N ( + 17 kg N ha-‘) soir: + 89%
de la fourniture du sol au témoin. Cet accroissement est doublé à 90 N (+ 35 kg N ha”).
Ces résultats [mettent en évidence une interaction positive “urée x compost”, à la dose d’azote
urée optl!male, sur la fourniture d’azote sol à la plante ; la formule permettant son calcul,
indiquée par les statisticiens : 1/2 (“urée x compost” + “témoin”) - 1/2 (“urée + “compost”),
nous dorme une interaction de t $3 kg N-sol ha”.
L’explication plausible de ces résultats résiderait dans l’action positive du compost
en présence d’engrais azoté sur trois paramètres de I’agrosystème : (a) le bilan olrganique
(FELLER et: GANRY 1982), (b) la rbmanence de la nitrification (SIBAND et GANRY 19X), (c)
le développement racinaire dîl à l’engrais azoté.
L’étalement de la nutrition azotée ainsi favorisé pourrait prolonger la végatation des
talles. En d’autres termes, ces talles regresseraient moins vite sur la culture avec comlpast que
141
Fourniture N -soi L la plante ( NdfS)
kg.N. ha-l
s a n s comport
CRU = 24 y!
25.
20,
15,
10.
ON
3bN
6bN
SbN
Dose N- urCc
kg.N. ha-l
J
Figure 23 : Valeur de HdfS du mil sous l’action du compost et de l’urée. Wbey, essai au champ 1.
142
sur la culture sans compost, expliquant donc l’effet de synergie observé sur la masse
végétative (SIBAND, communication personnelle) et surtout expliquant pourquoi l’augmentation
de rendement due à I’enfouis’sement de compost résulte uniquement de l’augmentation du
nombre cl’é!pis fertiles (talles fructifti?res) mais non du poids grains par épi et du poids Je 1600
grains (GAINRY et SARR 1983).
Jugé sur les critères de rendement et d’utilisation Optim;ale de l’azote de
l’engrais” et du sol, l’effet des enfouissements répiktés de compost est hautement
positif et nettement supérieur à l’effet d’un apport unique. En fait ce résultat [n’est pas
surprenant étant donné que le compost est une matière organique pré-humifiée et compte tenu
des [résultats de l’essai II attestant son effet positif annuel sur la valeur A. En ce qui concerne
I’enfouiss,ernent de paille, nous appuyant sur les résultats de l’essai II montrant une absence
de l’effet de celui-ci sur la va.leur A (paragraphe lV.3.1 page 133), en absence de données
expéhrimentales d’essai longue durée, nous conclurons selon PIERI (1989) : “on se trouve dans
la situation d’une sur-consommation de carbone organique qui induit en dkfinitive un bilan du
stock organique des sols négatif”.
I’J.:3.4. Ootimisation de la techniaue de DIacernent de I’enaraig.
Essais au champ V, VI, VII.
Dans une première phase, les agronomes se sont interessés aux faibles coefficients
apparents d’utilisation (CAU) de l’azote engrais sur les cér(?ales en milieu Gel (voir paragraphe
lV.2.4 page 120). L’application de la démarche Scientifiqu#e décrite en introduction (page
)
conduisait BLONDEL dans urne seconde phase (1967 et 1971 a, c, d) à reproduire le
phénomène a.u laboratoire et en miilieu contrôlé, dans une troisième phase, à des
applications au champ, et enfin à la vulgarisation d’une technique de fertilisation azotée des
céréales. Cette technique est toujours d’actualité.
C’est, alerté de nouveau par les médiocres résultats obtenus in situ certaines années
que nous sommes revenus aux études en milieu contrôlé et semi-contrôlé pour reproduire le
phénomène et reprendre l’analyse des mécanismes.
L.e paragraphe IV.2.4 est consacré à cette étude. Nous y montrons comment wn biais
expérimential a pu conduire à lune interprétation erronée. Le présent chapitre correspond à la
phase de retour au champ pour l’étude des traitements susceptibles d’être vulgarisés (phase
4 dans r-dure démarche Scient:ifique definie dans l’introduction). Les traitements appliqués in
situ ont é1.é conçus à partir des résultats, des essais en milieu contl$lé interprétés au
paragraphe IV.2.4 rappelés ci-(dessus.
1 4 3
IV.3.4.1 - Etude économique de la fonction de production : rendement oroductivité
et
Différentes techniques de placement de l’urée sont étudiées à Séfa sur maïs dans les
essais au champ V, VI et VII répétés dans le temps (1983, 1984 et 1985). Les résultats de
rendement et de rentabilité de l’engrais sont schématisées aux figures 9 page 89, 10 page 90
et Il page 91. Les équations des courbes de réponse du maïs aux doses croissantes d’urée
dont les paramètres a, b et c figurent au tableau 19 permettent la mesure sur trois années des
variables relatives au rendement, à la productivité et rentabilité de l’azote:
Rendement maximum (a ILS urain ha-‘)
surf ace
2 2 < R < 2 5
23
?
?
Bande
1 9 < R < 2 7
m = 2 3
Paquet
1 9 < R < 28
m = 2 4
Dose N maximum fka N ha’)
Surf ace
124 < N < 197
m = 165
Bande
123 < N < 197
m = 157
Poquet
158 < N < 164
m
160
?
Productivité de l’unité d’azote à 30 N Ika ILS urain ha’)
Surf ace
1 0 < P < 3 1
m
23
?
Bande
16 < P < 2 8
2 3
?
?
Poquet
1 9 < P < 3 1
m
2 5
?
Productivité de l’unité d’azote à 100 N (ka ILS urain ha”)
Surf ace
1 0 < P < 23
m = 17
Bande
1 6 < P < 20
m = 23
Paquet
1 9 < P < 31
m = 25
Optimum économique 130~~ K = 7 f ka N ha.\\)
Surf ace
9 3 < N < 120
m = 106
Bande
9 6 < N < 116
m = 109
Poquet
108 < N < 125
m = 116
144
Ces résultats mettent en évidence la supérioritti des techniques de placement en
localisation : en “paquet” et en “bande”, par rapport à la technique en “surface”, dans les
conditions pédoclimatiques du sud du Sénégal (isohy&te 1000 - 1200 mm, sols ‘“beiges”
ferrugineux tropicaux lessivés).
111.3.4.2 - Coefficient réel d’utilisation de l’en@ (CRU)
l-ea CRU de l’azote de l’urée sont en moyenne, sur les trois anni?es (tableau 7
page 96) ;
- pour l’apport en surface de 34 % (45, 31 et 24 %) ;
- pour la localisation en bande de 55 % (52, 55 et 47 96) ;
- pour la localisation en poqwet de 56 % (62 et !51 %).
1-a localisation de l’urée en bande enfouie, par rapport à l’application en surface
(application suivie d’un binage ou du buttage). accroît significativement le CRU, respectivement
en 1983, 1984 et 1985, de + 35 %, t 76 % et + 96 %, donc proportionnellement plus que
le rendement grain t paille, dont l’accroissement est t 25 %, t 21 % et 16 %.
W.3.4.3 - Immobilisation de l’engrais (NiS)
Le mode de placement est sans effet sur le Nis %,. Dans l’horizon 0 - 30 cm, il est en
moyenne de 213 % de l’azote apporté, correspondant à 61 % du NiS dans l’ensemble du profil
de sol sur 150 cm, ce que montrent les résultats ci-dessous :
- pleur l’apport en surface, de 19 % (25,15 et 18 %) ;
- pour l’apport en bande, de 25 % (24, 27 et 23 %) :,
- pour l’apport en poquet, 25 % (30 et 20 %).
Les profils d’immobilis~ation de l’azote engrais dans le sol sont presque semblables en
1983 et ‘1984 mais différents c?n 1985 (figures 14 page 99, 15 page 100, et 16 page lOl), ce
qui s’explique trés bien par la plus fforte pluviométrie en 1985 (figures 5 A, 6 A, 7 A en
annexe). Cette année-ci, on peut noter que :
- lpour le placement en surface (broadcast), la diminution de l’immobilisation dans
l’horizon 10 ~ 30 cm, suivie d’une augmentation dans l’horizon 30 - !30 cm, traduit une
lixiviatior plus importante de l’azote engrais que pour le:s autres techniques de placement ;
- pour le placement en localisé (bande et poquet), la lixiviation est faible :
l’immobilisation diminue au delà des 4.5 cm alors qu’elle a.ugmente dans le cas de l’apport en
surface, ce que nous venons d’évoquer ;
145
- la moindre immobilisation dans le cas de l’apport en bande comparativement à
l’apport en poquet, n’est pas liée à une plus grande absorption par la plante (le CRU est
même inférieur). Elle est due vraisemblablement à des pertes plus importantes dans
l’atmosphère, ce que traduit la quantité d’azote engrais non retrouvé dans le système sol-
plante (tableau 7 page 96).
On remarquera la profondeur de lixiviation jusqu’à 150 cm (avec des différences entre
les méthodes d’apport que nous venons de montrer) et l’influence trés nette des systèmes
racinaires à partir de l’horizon 15 - 30 cm sur la réduction de l’immobilisation. La récupération
totale de l’azote engrais pour l’apport en poquet (bilan azote 15 = 100) conduit à penser que
les pertes au delà des 150 cm sont négligeables.
lV.3.4.4 - Efficience réelle de l’engrais
Selon l’inéquation 14 (page 54) I’efficience réelle peut être estimée dans l’intervalle
de grandeur suivant :
53 pl; < Efficience urée en %urfacefl
< 68%
79 % < Efficience urée en “bande”
< 91%
82 SS < Efficience urée en “paquet”
< 99%
L’efficience réelle est nettement accrue par la localisation de l’engrais.
Estimée par l’azote 15 “perdu” hors du système sol-plante (page 54) les pertes d’azote
dans l’atmosphère sont élevées lorsque l’urée est apportée en surface (de 20 à 40 %), réduites
lorsque l’urée est localisée en bande (de 0 à 15 %), faibles ou nulles lorsque l’urée est
localisée en poquet (moins de 5 %).
lV.3.4.5 - Valeur A et efficience relative de I’enoraia
Cet essai nous donne la possibilité de calculer I’efficience des différentes techniques
de placement sur le critère de la valeur A et l’économie d’engrais réalisée en optimisant la
technique de placement. Ces calculs requièrent l’application du principe de l’indépendance de
la valeur A en fonction de la dose d’engrais, principe démontré expérimentalement et vérifié
dans ses conséquences (A.1.E.A 1983). Découlant de ce principe de l’indépendance valeur A
et dose d’azote, la proportion suivante peut être écrite :
I; NdfE
% NdfF.
(23)
Valeur A méthode “bande” ou “paquet”
1-e % NdfF est obtenu à la dose X appliquée en “bande” ou “pocluet”.
En faisant l’hypothèse d’une non modification du pool d’azote du sol, ni par la dose
(voir ci-dessus) ni par la techinique de placement, la Val<eur A peut être considérée comme
l’inverse de I’efficience de l’engrais (A.I.E.A. 1983). Dans nos essais, la technique de placement
en “surfa~ce” donne une valeur A mo’yenne sur trois ans, de 98 kg N ha.’ équivallent urée
“surface”’ ; la technique de placement en “bande” et en “paquet” donne 57 kg N ha.’ équivalent
urée “localiisée”. Par rapport à cette dernière prise comme référence, I’efficience relauve de la
technique en “surface” est alors la suivante :
98.0
Efficience relative = 1 : -
- = 1 : 1.72 = 0.58
(24)
57.0
Quiand on apporte 1 kg N ha-’ d’urée “localisée”, on doit apporter 1,72 kg N ha”
d’uree en “surface” pour le même effet, appréciB sur le critbre du 96 NdfF.
Réciproquelment, quand on aplporte! 1 kg N ha” d’urée placée en “surface”, en localisant cette
urée en profondeur, on peut réduire la dose de 1 à 058 kg N ha“ et obtenir le même effet.
Pour illustrer ce qui précède, nous prendrons l’exemple relatif au maïs :
- culture de maïs à 8éfa où la valeur “A” est égale à 98 kg N hi<’ équivalent urée
“surface” ;
- dose engrais : 100 N appliquée en surface (la dose appliquée dans nos essais).
Quelle dose d’engra.is peut-on appliquer en “localisé” en recherchant le même %
NdfF?
Compte tenu d’une efficience relative de 058 (équation 24) cette dose est :
QOOxO58 N = 58N # 60N.
On peut faire la vérification suivante :
. sur les trois années, le % NdfF mesuré pour la dlose 100 N en “surface” est de 5 1%;
. si l’on considère le mode de placement en “bande”, X étant la (dose recherchée et
57 kg N ha” la valeur A (voir ci-dessus), l’équation 23 ci-dessus donne :
1 4 7
51,0
100 - 51,o
-=
----> ----
x = 59,3
f 6 0 N
X
5 7
Par rapport à la dose 100 N en “surface”, la dose 60 N en “bande” donnerait un %
NdfF identique mais un rendement légèrement inférieur de 180 kg grain ha.’ en moyenne
(calculé d’après les fonctions de production) ; la technique en “poquet” donnerait également
le même % NdfF mais un rendement sensiblement égal.
Un agriculteur qui localise son urée en poquet, peut réduire sa fertilisation de 100 N
à 60 N économisant ainsi 40 kg d’azote urée, tout en maintenant la même efficience relative
et le même rendement en grain que s’il apportait son urée à la dose de 100 N en surface;
de plus, il simplifie sa technique de fertilisation.
lV.3.4.6 - Conclusion
Nous rappelons que la technique en “surface” comprenant deux apports est celle
actuellement vulgarisée. Les techniques d’apport de l’urée en “localisé” ne nécessitant qu’un
seul apport sont de ce fait moins contraignantes et comme nous venons de le voir, elles sont
plus efficientes, en particulier la technique d’apport de l’urée en poquet enfoui (super-granule
dans notre expérience). Ces résultats sont à rapprocher de ceux de GAUDIN et a/ (1987) sur
riz à Madagascar qui arrivent aux mêmes conclusions concernant I’efficience de l’urée super
granule enfouie par rapport à l’urée en surface.
Tableau 19~ : Effet de la méthode d'app ication de ‘1 ‘urée en surface (S) en
bande (B) et en poquet (P
sur les paramètres de la courbe de
réponse.
N”
Rendement du
Productivité du
Paramètre de
d e
témoin calculé
premier kg d'azote
courbure
l'essai
et année
- (c)
__ kg grain
(b)
-
-
-
-
(a)
--~
M.S ha-1
S
B
P
S
B
P
S
B
P
-
- - - -
-
-
-
-
- -
-
-
-
Essai V
758 758
-.
2 7
32
-
0.109
0.130
-
1983
Essai VI
160
160
lé1 0
22
29 34
0.0635
0.0972
0.108
1983
Essai VII
152
192
192
10
17 20
0.6433
0.0620
1985
a , b e t c :: P*aramètres de la fonction de production
Y = ax2 + bx + c
ou Y
= bx + c
1 4 9
IV.4 Conclusion du chapitre IV
Nous avons pu mettre en évidence que malgré un fort effet direct, l’engrais azoté sur
la céréale est mal utilisé, les coefficients réels d’utilisation de l’azote (CRU %) étant de 25 %
(mil) et 35 % (maïs) en moyenne. Cet azote a surtout pour effet de mobiliser l’azote du sol
(NdfS %) qui constitue 50 % et 70 % de l’azote total respectivement du maïs et du mil ayant
reçu une dose d’engrais optimale ou sub-optimale. Par ailleurs,, une fraction notable de l’azote
engrais, de l’ordre de 30 % à 50 %, est immobilisée dans le sol (NiS %) et pourra donc avoir
un effet rémanent. Dans différentes situations, nous avons estimé dans un intervalle cette
fraction de l’azote engrais (NiSP %) susceptible de participer au cycle interne de l’azote et de
ce fait pouvant contribuer au maintien de la fertilité azotée du sol. Les pertes sont également
importantes et peuvent aller jusqu’à 40 % de l’engrais apporté ; elles sont dues essentiellement
a la volatilisation.
Des différences existent entre les céréales ; en effet, la part de l’azote total provenant
de l’engrais (NdfF %) chez le maïs est supérieure à celle du mil. De plus, le maïs de par son
bon indice de rendement, valorise mieux l’azote absorbé, comme BLONDEL (1971) l’avait déja
noté.
Ainsi, nous pouvons tirer de ces résultats plusieurs enseignements nous permettant
de rechercher les voies de l’optimisation de l’utilisation de l’azote par les céréales :
- la réduction des pertes est une voie importante d’économie de l’azote, que nous
avons explorée. D’une part nous avons étudié, en milieu contrôlé, le processus de volatilisation
ce qui nous a permis d’attribuer l’essentiel des pertes dans l’atmosphère aux techniques
d’apport de l’engrais en surface. D’autre part, nous avons étudié in situ les techniques de
localisation de l’engrais, permettant de réduire très sensiblement les pertes dans l’atmosphère;
I
- l’effet direct de l’engrais azoté n’est qu’apparent. En réalité, l’alimentation azotée de
la céréale, comme l’effet de l’apport de l’azote, sont régis par le pool d’azote du sol utilisable
par les plantes, désigné par pool d’azote mobilisable et représenté par la valeur A. Son rôle
semble d’autant plus important que l’indice de rendement de la céréale est bas. II constitue,
à cet égard, un volant de sécurité. Contrairement a l’enfouissement de paille qui n’accroît pas
la valeur A, la paille compostée l’accroît et contribue de ce fait à renouveler et augmenter
l’azote mobilisable.
Ces faits nous permettent d’affirmer que la fourniture d’azote à la céréale est
tributaire de l’entretien organique du sol. Dans un contexte de faible disponibilité en
résidus organiques et fumure azotée, il faut tenter d’assurer cet entretien en compostant les
pailles directement ou par l’intermédiaire des animaux (fumier) et en maximisant la source
d’azote exogène constituée par la légumineuse en rotation avec la céréale.
151
CHAPITRE V : CONTRIBUTION DES LEGUMINEUSES AU POOL D’AZOTE DU SOL
V. 1 - Disoositifs exbérimentaux
V. 1.1 - Essai au champ VIII
V.l.2 - Essai au champ IX
V.1.3 - Essai en lysimètre X
V.1.4 - Essai au champ Xl
V.t.5 - Essai au champ XII
V.1.6 - Essai au champ XIII
V.1.7 - Essai au champ XIV
V.2 - Choix variétal - Essai au champ VIII
V.3 - Contraintes du milieu
V.3.1 - Contrainte chimique
V.3.1 .l - Problème de l’azote minéral du sol
V.3.1 .l .l - Faut-il augmenter l’azote minéral en apportant des engrais
azotés ?
Essai au champ IX
V.3.1.1.2 - Faut-il réduire l’azote minéral en pratiquant la culture
associée légumineuse-céréale ?
Essai en lysimètre Xl.
V.3.1.2 - Amélioration de la fertilité par l’amendement calcique et organique.
Essai au champ X.
V.3.1.3 - Amélioration de la fertilité par le phosphatage.
Essais au champ XII et XIV.
V.3.2 - Contrainte biologique
V.3.2.1 - Les sols n’ont pas de rhizobiums spécifiques.
Essai au champ XIV.
V.3.2.2 - Les sols sont défavorables à la nodulation et à la fixation de N,.
Essai au champ Xl.
152
V.3.2.3 _ Les sols sont bien pourvus en rhizobiurns mais on veut accroïtre
leur eff iciience.
Essai au champ XIII.
V.3.2.4 - Les sols :Sont dépourvus ou mal pourvus en champignons mycorhiziens.
Essai au champ :XIV.
V.3.3 - Contrainte climatique.
V.3.3.1 - Relation entre la pluviométrie et la fiixation de N,
Essais IX et XIII. Essais XII et XIV.
V.3.3.2 - Déficit hydrique et fixation de N, en cours de cycle.
Essai XII.
V.3.3.3 - Conclusion
V.4 - Conclusion du chaoitre \\!
153
La fixation symbiotique de N, par les légumineuses a été établie scientifiquement
au début du siècle dernier par BOUSSINGAULT. Cet azote fixé n’est pas seulement utilisé
dans le sol par le biais des matières végétales restituées au sol, il enrichit également
directement la terre par l’action de la biomasse racinaire à savoir les nodules, les racines et
les exsudats racinaires.
En fait, il est assez inexact de parler de plantes fixatrices de N2. Les seuls
organismes capables de transformer N, en azote combiné, sont des micro-organismes,
bradyrhizobiums dans le cas de l’arachide et du soja vivant en symbiose avec la plante.
Le rôle améliorant des légumineuses est donc essentiellement dû à leur capacité
fixatrice de N, et aux possibilités de transfert de cet azote fixé aux non légumineuses
associées ou en rotation.
Les processus de transfert d’azote sont moins compliqués quand la non légumineuse
suit la légumineuse dans la rotation. La figure 24, dérivée de la figure 5, exprime les vecteurs
(désignés par un V dans le texte et numérotés de 1 à 21) des flux d’azote dans le système
sol-légumineuse, partant du sommet avec le semis de la légumineuse jusqu’au développement
de la culture suivante, en bas de figure. C’est le cas des systèmes arachide-mil et soja-maïs
que nous étudions.
Les sources d’azote de la légumineuse sont les semences (Nsem en Vl), l’engrais
azoté en V2 et le sol en V3 qui fournissent Ns, et la fixation de N, dans les nodules (NFix
en V4). Le N total de la légumineuse (compartiment Cl) peut être exporté hors du système
lorsque les gousses et la paille sont récoltées (Nex en V5). Les pailles consommées par les
animaux (V6) peuvent être considérées comme exportées (Nex en Vil) si Se fumier n’est pas
restitué en V12 et V13.
Secondairement, les grains peuvent tomber au sol (V7) ; c’est le cas du soja dont la
déhiscence, lorsqu’elle intervient trop précocement, entraîne une chute des graines ; c’est le
cas de l’arachide, dont la gousse enterrée est parfois difficile à extraire ; ces graines meurent
(VlO) ou sont mangées par les animaux (V9).
La partie de la légumineuse qui n’est pas récoltée ni consommée par les animaux,
comprenant les défoliations, importantes chez l’arachide, les résidus de battage (c’est le cas
du soja dont le battage s’effectue au champ), les pailles (cas du soja) et toujours la biomasse
racinaire, est considérée comme résidu de récolte (Nr en V8). Une partie de ces résidus de
récolte, suite aux brûlis (V16) et à la minéralisatiion (V15) est perdue (NV). Une fraction peut
disparaître aussi sous l’action des termites et de l’érosion (V18). La partie restante enrichit
le pool d’azote du sol (V14). Ce pool d’azote est divisé en deux sous-pools V (azote organique
154
stable et rninéralisable) et VI (azote minéral) ; le sous-pool VI résulte d’une miné~ralisation
rapide, ;i partir des résidus végétaux à C/N généralement bas tel que les p#ailles de
légumineuse (GANRY 1977) et d’une minéralisation plus lente (V17) à partir de l’azote
Orga!nique du sol. Ce pool d’azote est soumis à son tour aux pertes d’azot,e (V18, Vl9 et V20).
Finalement, la culture suivante (C VII), céréale en I’occunrence, pourra utiliser la qu.antité NQ
(V21) dont la valeur est la sui’vante :
N t) = Nsem + Na + NFix - Nex - NV ~ NI
Etant donné clue Ns est empru’nté au sol, pour qu’il y ait enrichissement du sol en azote il faut
que :
ce qui implique :
Nseml + NFix > Nex t NV t NI
Da.ns la pratique, la rotation peut comporter deux légumineuses successives ; à ce
moment là., V21 contribue à V3, réalisant ainsi un cycle de l’azote. Albstraction faite des
éventuels problèmes engendrés par la. monoculture, plusieurs cycle de légumineuses peuvent
ainsi accroître la fertilité du sol.
Dans ce chapitre, nalus ne traitons pas tous les aspects préct5demment 6voqués.
Cependant, nous privilégions l’étude du compartiment I et dans tous les cas établissons la
distinction dans le N total entre l’azote provenant du sol (incluant kzote provenant des
semences), l’azote provenant de la fixation de N, et l’azote provenant de l’engrais masqué bien
entendu pluisque c’est préciskment l’engrais marqué qui, permet cette distinction. Pour les
partfies aériennes, on obtient ainsi respectivement NdfS, NdfFix et NdfF avec précision. Nex est
aussi connu a.vec précision mais Nr, NV et NI sont estimés. Nous recherchons aussi l’économie
maximale de l’azote (accroissement de NdfFix et réduction de NdfS) ; enfin, nous tentons une
estimation! de la contribution de la légumineuse à l’enrichissement du pool d’azote du sol
(essai Xl).
155
Semences
Engrais
Sol
Fixation Nz-
Nsem
hs
NFix
_II 1 Légumineuse
Nr 14 II Grains PI
I
Nex
Brûlis 16 IV Résidu
I
Ill
-
tif
I
11
de récolte
N V c
NI
I VII Autres
cultures
I
Figure 24 : Sci&a montrant le transfert d’azote de la culture de lbgunineuse I la culture suivante
( d’après lEHZJ%L et VALLIS 1977 1.
156
V.1 - LES DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX
158
Six essais aux champ et un essai en lysimètres sont réalisés. La situation
géographique, environnementale et culturale de ces différents essais est représentée au tableau
20.
L’inoculation de l’arachide et du soja par bradyrhizobium est réalisée par WEY selon
les méthodes développées par ce dernier pour l’arachide (WEY 1974) et le soja (WEY et
SAINT-MACARY 1982, WEY 1983). Au moment de la présentation des résultats nous
donnerons, s’il y a lieu, plus de détails sur l’inoculation lorsque celle-ci apparaîtra comme
technique déterminante.
V.l. 1 - Essai au champ VIII
Le but de l’essai au champ VIII est triple :
(a) étudier l’effet de l’azote starter sur le rendement et la fixation de N, du soja ;
(b) comparer la capacité de plusieurs variétés de soja à fixer symbiotiquement (et à
restituer cet azote au sol), en présence d’une faible ou d’une forte fumure azotée ;
(c) dans le cadre de la méthodologie appliquée (paragraphe 111.2.3 page 67) tester
deux cultures de soja de référence à savoir : un soja nodulant non inoculé et un soja non
nodulant.
L’essai est implanté à Séfa dans le Sud du Sénégal (tableau 20) dont I’isohyète actuel
est 950 mm (figure 2 page 30).
Le dispositif expérimental se décompose en deux essais : un essai “azote 15” (figure
17 Aa et figure 17 Ab en annexe) et un essai “rendement” (figure 17 Ac et figure 17 Ad en
annexe).
L’essai “azote 15” consiste en une combinaison factorielle de sept variétés (cinq
variétés de soja et deux variétés en culture de référence) à deux niveaux d’azote (20 N et
100 N). II a pour but de déterminer la part de l’azote du soja dérivé de la fixation de N,
(% NdfFix). La proximité des traitements “non nod.” de référence ri” 6 et 7 et des autres
traitements “nod.” permet le calcul d’une valeur A fixation par bloc, par application de
l’équation 18 page 66.
L’essai “rendement” consiste en une combinaison factorielle de cinq variétés de soja
à trois niveaux d’azote (0,20 N et 100 N).
--“_.” _ “_
_ ”
..““.
159
Tableau23 :Situation gtsographique,
envi ronnementale et cul turale des d7 ff6rents
-
-
-
essais réalisés sur légumineuses.
-
-
-
-
-
l
I
l
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' Variété (l)['-Précédent
1
Année ci: [ PIuviométrie,
I
1 C&nomination (Localité /Type de s01s(~)i cultivée
1
cultural
, réalisation ,
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l Essai au champ i
I Ferrugineux ' Cinq
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I
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1 tropical
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l
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l de soja : I ma'is
1981
I 1060 mm I
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I concrétions
1 44/A/73 ' arachide
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I
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I Ferrugineux I
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' tropical peu
I Arachide
dérobee. Rotation i
1974
I
l
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1 lessi& type
1 55/437
(Mil x niébé) - l
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1978
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I var. 55/437I
I irrigation
I
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'complémentair'
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I
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I
/
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I
I
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I Thilmakh tropical peu
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'
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1983
206 mm ;
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1 55/437
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1980
722 mm ;
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I
I
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I
I
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I XIII
I~i~~,:u~~t~~~e I B&)ey I sol "dior"
55/437
Rotation
I
I
1975
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5 2 1 m m
l'arachide" 1
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I
I
l
I
I
I
l
I
Jachere
1
1982
I
820 mm
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i 26/72
1 durant 5 ans
/
I
I
I
I
/
I
I
I
l
l
l
I
I
I
I
I
1
(1) L'arach.;de var. 55/437 a été sélectionnée au Centre de Recherches Agronomiques (C,R.A) de Bambey en 19%.
A croissance rapide le premier mois d'un cycle végétatif de !30 jours , cette variété est très productive
à condition de respecter la densité. Elle est adaptée aux saisons des pluies cour't.es,et résistante à la
sécheresse.
(2) Pour une plus amole information voir le tableau 1.
160
Ces essais sont de type Blocs “split-plot” avec six répétitions.
Les traitements sont les suivants :
Sous-traitements ‘dose d’azote’ :
No - Sans fumure azotée
Nl - Fumure azotée de 20 Kg N ha-’
N2 - Fumure azotée de 100 Kg N ha”
- traitements Drincioaux ‘variété$ :
1 - 44/A/73
2 - 4173
3 - 22172
4 - 26/72
5 - Jupiter
6 - Chippewa non nodulant
7 - 44/A/73 non inoculée.
L’azote est apporté sous forme de sulfate d’ammonium : en solution dans l’essai
“azote15 et sous forme solide dans l’essai rendement. L’excès isotopique est respectivement
pour Nl et N2 de 4,61 % et 1,Ol %.
La fertilisation minérale P et K a été apportée en quantité suffisante pour satisfaire
les besoins du soja, à savoir 45 kg ha-’ P,O, et 90 kg ha-’ K,O en deux fois (6Okg ha” K,O au
semis et 30 kg ha-’ K,O au début de la floraison).
L”inoculation du sol a été réalisée mécaniquement, au moment du semis et dans le
sillon de semis, à raison de 25 Kg ha-’ de tourbe contenant 10’ bradyrhizobiums par gramme
d’inoculum frais (WEY 1983).
Les variétés de soja utilisées ont un cycle semis récolte de l’ordre ‘de 100 à 105 jours
&ARCHER et a/ 1984) hormis la variété non nodulante “Chippewa” dont le cycle (dans les
conditions climatiques du Sénégal) est d’environ 80 jours. La condition de similitude des
longueurs de cycle ne peut donc être respectée comme cela est stipulé au paragraphe
111.2.2.1 page 64, entraînant une évaluation par excès du % NdfFix mais sans conséquence
pour les comparaisons variétales sur le critère de la fixation de N,.
161
Le cycle cultural de la variété 44/A/73 avec ses principaux stades végétatifs est situé
par rapport aux pluies à la figure 12 A en annexe.
V.l.2 ‘. Essai au Champ&(
Le but de l’essai au champ IX réalisé à Bambey est double :
(a) vérifier la validité dle la méthode d’évaluation de la quantité de N, fixée (bquation
18 page 88) en comparant une plante (de référence non légumineuse (mil) et une légumineuse
(arachide:] dont la nodulation serait inhibée par une trés forte dose d’azote ;
(b) évaluer l’effet de différentes doses d’azote engrais (urée) sur la fixation de N, par
l’arachide, le coefficient réel d’utilisation de l’azote urée (CRU) et les rendements.
L’essai est implanté à Bambey en zone soudanienne nord (tableau 20) dont I’isohyète
actuel est 450 mm (figure 2 page :30).
Le dispositif expérimental est de type Blocs avec six répétitions pour la mesure des
rendementa de l’arachide et cinq répétitions pour les mesures d’azote sur la plante (mesures
faites sur parcelles azote 15).
Le schéma parcellaire est représenté à la figure ‘18 A. en annexe.
Les différents traitements sont les suivants :
1 - Arachide sans azote engrais
2’ - Mil hâtif de 90 jours, 120 kg N ha-’ au semis (‘5N)
ZI - Arachide recevant 120 kg N ha.’ au semis (‘?J)
4. - Arachide recevant 15 kg N ha.’ au semis (“N)
CI - Arachide recevant 15 kg N ha“ à 3 semaines
6 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ à 6 semaines
7’ - Arachide recevant 30 kg N ha.’ au semis (15N)#
8 - Arachide recevant 30 kg N ha-’ à 3 semaines
9 - Arachide recevant 30 kg N ha’ à 6 semaines
10 -. Arachide recevant 60 kg N ha.’ au semis (“N)
1 I ~ Arachide recevant 15 kg N ha.’ au semis : inoculation avec souche de
bradyrhizobium CB/756
12 ~ Arachide recevant 15 kg N ha-’ au semis : inoculation avec souche de
bradyrhizobium isolée au :Sénégal par WEY.
162
Les traitements 1 à 10 sont réalisés sans inoculation.
L’azote est apporté sous forme d’urée marquée avec “N pour les traitements 2, 3,
4, 7 et 10. Le phosphore et le potassium sont apportés au semis respectivement sous forme
de supertriple à raison de 100 kg ha” (45 kg ha.’ PZOJ et sous forme de chlorure à raison
de 100 kg ha-’ (60 kg ha-’ K*O).
De ce protocole, on peut espérer tirer quatre interprétations :
(a) relative aux valeurs A : en effet, le traitement 3 ayant pour but d’empêcher toute
nodulation sur arachide par l’apport d’une forte quantité d’azote, il pourra être ainsi possible
de faire le rapprochement des valeurs A de la plante de référence “non nod.” (traitement 2)
et de la plante fixatrice dont on cherche à annihiler la fixation (traitement 3) ;
(b) relative à la courbe de réponse de l’arachide à l’azote engrais apporté au semis
(traitements 1, 4, 7, 10 et 3) qu’on étudiera en liaison avec la fixation de N, ;
(c) relative à l’essai factoriel “deux doses d’azote x trois dates d’application”
(traitements 4, 5, 6, 7, 8 et 9) ;
(d) relative à l’effet de l’inoculation et à la comparaison des souches bactériennes
(traitements 2, 4, 11 et 12).
Les interprétations (c) et (d) ne portent que sur le rendement (tableau 20 A en
annexe), raison pour laquelle elles ne sont pas abordées ici. Cependant, l’ensemble des
résultats est présenté pour permettre l’examen du coefficient de variation indicateur de la
précision de l’essai.
La valeur A sol moyenne est calculée à partir du traitement 2 et soustraite aux
différentes valeurs A (sol + fixation) (paragraphe 111.2.2.1. page 64).
Le cycle cultural de l’arachide est situé par rapport aux pluies à la figure 10 A en
annexe.
V.1.3 - Essai en Ivsimètre X
Le but de l’essai X est d’étudier comparativement la culture associée et la culture pure
sur le critère de l’utilisation de l’azote minéral et de la fixation symbiotique de N, par une
légumineuse associée ou non à une céréale ; on mesure, pour la même plante, la variation de
163
l’excès isotopiyue entre la culture associée et la culture pure. Une baisse de l’excès isotopique
de la légumineuse est attribuée à un accroissement de la fixation de N, (équation 19 page 67).
Une lbaisse de l’excès isotopiqlue cfe la céréale serait attribuée à un transfert d’azote de la
légumineuse wrs la céréale par minéralisation des nodules et exsudation de la légumineuse.
L’essai X est conduit en lysimetres contenant 70 kg d’un sol “dior”, à Bambey, in situ,
avec irrigation complémentaire à la demande.
Les traitements sont les suivants :
1 ‘- Soja 1 non inocule désigné par soja 1
2 - Soja 2 inoculé désigné par soja 2
2, - M#l
4. - Soja 1 x mil 1 : le mil associé au soja1 est designé par mil ‘1
5 - Soja 2 x Mil 2 : le! mil associé au soja 2 est désigné par mil 2
6 - Arachide 3
7 - Mil
El - Arachide 3 x mil 3 : le mil associé à l’arachide 3 est désigné par mil 3
Chaque traitement est répété cinq fois et l’ensemble est randotnisé.
Les plantes sont disposées, en culture pure à raison de quatre Pie!ds par lysimètre, en
culture associée à raison, soit de quatre pieds de soja et (d’un pied de mil, soit de deux pieds
d’arachide et d’un pied de mil. L’inoculation du soja est faite à raison de 10 ml par pied d’une
culture de la souche de Bradyrhizobim japonicum USDA 138 contenant 10’ rhizobiums
ml”. Aucune fumure azotée n’est apportée. Une fumure minérale P, K, S et oligo-élements a
été apportée en quantité suffisante pour satisfaire les besoins des plantes dans ces conditions
de c:ulture da.ns un volume de sol limité. Le sol est marqué à 0,070 % et 0,100 % d’excès
isotopique respectivement pour le sol cultivé en soja et Ile sol cultivé en arachide.
V:I .4 - Essai au charnu
Le but de I”essai au champ :XI mis en place à Tbilmakha (voir la carte du Sénégal
figure 1 page 29) est triple : (a) régénérer le sol par l’amendement, (b) pouvoir assurer ensuite
une procluction satisfaisante (objectif de production : 1 t ha” de grains de mil et de gousses
(d’arachide) avec le minimum d’intrants, (c) intervenir sur (a) et (b) afin d’assurer une production
minimale sous faible pluviométrie fréquente dans cette zone devenue sub-sahélienne suite à
une baisse sensible de la p1uviosit.é (figure 2 page 30).
164
L’essai au champ pluriannuel, déjà décrit par ailleurs (WEY et OBATON 1978, WEY et
a/. 1987, CISSE et VACHAUD 1987 et 1988), a été mis en place par nous-mêmes en 1972 en
vue d’étudier l’influence de certaines techniques culturales (fumure minérale, amendements
calcique et organique) sur l’activité fixatrice de N, et le rendement de l’arachide, en raison
des symptômes inquiétants de chlorose azotée (désignée ainsi par analogie avec la chlorose
ferrique), voire de “nanisme jaune”, en extension, que présente l’arachide dans cette région.
Le dispositif expérimental est de type Blocs avec six répétitions.
Le shéma parcellaire est représenté aux figures 19 Aa et 19 Ab en annexe.
Les différents traitements sont les suivants :
1 - Arachide recevant la fumure minérale (f.m.)
2 - Arachide recevant la chaux + f.m
3 - Arachide recevant le fumier + f.m
Les mêmes traitements sont appliqués aux plantes de référence mil et arachide
“non nod.”
Les traitements chaulage et enfouissement de fumier sont appliqués tous les deux ans
sur la culture arachide, en plus de la fumure minérale vulgarisée appliquée annuellement à
raison de 150 kg ha-’ d’engrais ternaire N P K de formule 8 - 18 - 27 pour l’arachide et 150
kg ha” d’engrais ternaire N P K de formule 14 - 7 - 7 pour le mil. Le chaulage est réalisé à
raison de 600 kg ha” Pans-’ de Ca (OH), et l’apport de fumier est de 10 t ha-’ 2ans” à une
humidité comprise entre 50 et 60 % du poids frais. L’apport d’azote 15 est réalisé aprés huit
années de fonctionnement du système cultural, sous forme de (“NH,),SO, marqué à 4,94 %
à une dose de 14 kg N ha“ sur arachide et 0,78 % à une dose de 77 kg N ha”’ sur les plantes
de référence (mil et arachide “non nod.“).
L’arachide non nodulante est fournie par I’I.C.R.I.S.A.T.*
Le cycle cultural est situé par rapport aux pluies à la figure 8 A en annexe.
V.l.5 - Essai au champ XII
Le but de l’essai au champ XII réalisé à Séfa est d’étudier in situ d’une part
l’alimentation azotée et phosphatée du soja et d’autre part de quantifier la fixation de N,.
165
Le dispositif expérimentai est de type Blocs avec six répétitions.
Chaque parcelle élémentaire (28 rnq est constitu& d’une parcelle de “rendement”
(6,25 m’) et d’une parcelle “‘?l” (1’1,25 m2), elle-même divisée en trois so’us-parcelles (1,5m,
Chac!une) destinées aux trois récoltes effectuées en cours de cycle : la première iiu stade
floraison, la deuxième au stacle relmpllissage des gousses et la troisième au stade maturité
(figure 20 A en annexe). A cet égard, nous considérons que les stades reproductifs Rl et R2
sont basés sur la floraison, R3 et R4 sur le développement des gousses, R5 et Râ sur le
développement des graines, et R7 et R8 sur la maturation (FEHR et a/. 1971).
L.es différents traitements sont les suivants :
1 - Inoculation avec Bradyrhizobium japonicum (souche USDA 138) avec azoi:e starter
a la dose de 17 kg N ha.‘, sans apport de phosphore ;
:! - La même inoculation avec azote starter, avec iapport de phosphore sous forme de
supertriple à la dose de 22 kg P ha.’ ;
3 ~ Fertilisation azotée à la dose de 120 kg N ha’ sans apport cle phospholre ;
4 ~ La même dose d’azote avec apport de phosphore à la dose de 22 kg de P ha-‘.
Le phosphate est apporté en surface puis incorporé superficiellement par un hersage.
‘routes les parcelles élémentaires reçoivent l’engrais potassique sous forme de KCI aux
doses de 60 Kg ha-’ K,O et 30 Kg ha“ K,O appliqués respectivement au semis et au début de
la floraison. L’engrais azoté lest alppliqué sous forme de solution de (“‘NH,),SO, marqué à
4,85% d excés isotopique pour la dose de 17 kg N ha.’ et 0,760 % pour la dose de 120 kg
N ha-‘.
La variété de soja cultivée est la variété 44/A./73. L’inoculum de bradyrhizobium
(souche U.S.D.A. 138) dont le support est la tourbe et qui contient 3.111’ rhizobiums par g,
est appliiqué au semis dans le lit de semence à la dose de 220 g par parelle de 28 m’.
Le cycle cultural du soja est situé par rapport aux pluies à la figure 11 A en annexe.
La distrib’ution pluviométrique! fait apparaitre une période de sécheresse du 10 septembre au
1 octobre, coïncidant avec ta période de remplissage des gousses.
166
V.1.6 - Essai au champ XIII
Le but de l’essai au champ XIII est d’étudier :
(a) l’effet comparé de l’inoculation des graines et du sol et de l’inoculation retardée
du sol, avec deux souches différentes ;
(b) l’effet du fractionnement de l’engrais azoté ;
(c) l’effet d’un engrais à libération lente d’azote : la N-lignine provenant de République
Fédérale d’Allemagne (FLAIG 1970).
L’essai est implanté à Bambey.
Le dispositif expérimental est de type Blocs à six &Pétitions pour les mesures de
rendements de l’arachide et à cinq répétitions pour mesures d’azote dans la plante (mesures
faites sur parcelles azote 15). Le schéma parcellaire est représenté à la figure 18 A en annexe.
Les différents traitements sont les suivants :
1 - Arachide sans azote engrais
2 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ au semis
3 ” Arachide recevant 30 kg N ha-’ au semis
4 - Arachide recevant 30 kg N ha*’ (2 x 15 N) : 15 N au semis + 15 N a 3 semaines
5 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ + inoculation graine avec CB 756
6 ” Arachide recevant 15 kg N ha-’ + inoculation sol avec SU 430
7 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ + innoculation sol avec CB 756 au semis
8 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ + inoculation sol avec SU 430 au semis
9 I Arachide recevant 15 kg N ha-’ t inoculation sol avec CB 756 à 2 semaines
10 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ t inoculation du sol SU 430 à 2 semaines
11 - Mil hâtif 90 jours recevant 80 kg N ha-’ au semis
12 - Arachide recevant 15 kg N ha.’ sous forme de N-lignine
Les traitements 5 à 10 sont inoculés. Les souches CB 756 et 430 utilisées sont
d’origine australienne.
L’azote est apporté sous forme d’urée (traitements 2 a 11) et sous forme de N-lignine
sur le traitement 12. L’excés isotopique de l’azote est de 4,04 % pour la dose de 15 kg
N ha-’ apportée sur arachide et 1,04 % pour la dose de 80 kg N ha” apportée sur le mil.
Le phosphore et le potassium sont apportés au semis respectivement sous forme de
supertriple à raison de 100 kg, ha” (4!j P,OJ et sous forme de chlorure à raison de 100 kg
ha-’ (60 &CI).
De ce protocole on peut espérer tirer les deux interprétations suivantes :
(a) relative à l’effet (de la technique, de l’époque et de la souche d’inoculation
(traitements 5, 6, 7, 8, 9 et 10) ;
(b) relative à l’effet dle la dose, du fractionnement et de la forme d’engrais azoté
(traitements 2, 3, 4 et 12) ;
L’interprétation (b) qui ne porte que sur le rendement (tableau 32 A en annexe) ne
figure pas ici. L’ensemble des résultats est cependant presenté pour permettre l’examen du
coefficient de variation, indicateur de la précision de I’es’sai.
La plante de référence, le mil1 permet de déterminer la valeur A.
Le cycle cultural de I”arachide est situé par rapport aux pluies à la figure 10 A
en annexe.
‘1. ‘1.7 - Essai au charraV
Le but de l’essai XIV réalisé à Séfa est de confirmer des résultats obtenus
antérieurernent (GANRY et a/. 1982), à savoir : (a) l’effe’t de la fumure azotée, (b) l’effet de
l’inoculation par Bradyrhizobrh ou par Bradyrhizobium
+ Glomus mosseae (champignon
endomycorhizien), en présence ou absence de phosphate.
L’essai XIV en objet est réalisé dans un sol à faible potentiel dl’infection
endomycorhizienne, le phosphore étant cette fois-ci apporté sous deux formes : supertriple et
tricalcique.
Le dispositif expérimental est de type Blocs “split-plot” avec huit répétiitions. Le
schéma parcellaire est représenté aux figures 21 a, 21 b, 21 c, et 21 d.
Les différents traitements sont les suivants :
. traitements
_
orinciDau :
1 - Absence d’inoculation ; azote engrais - 90 IV (90 N) ;
168
2 - Inoculation avec une souche de bradyrhizobium ineffective (Gl) ;
azote engrais = 90 N (1 - 90 N) ;
3 _ Inoculation avec une souche de bradyrhizobium effective (G3) ;
azote engrais starter = 17 N (R - 17 N);
4 - Double inoculation avec une souche de bradyrhizobium effective (G3)
et Glomus mosseae ; azote engrais starter = 17 N (RM - 17 N) ;
1 et 2 constituent les traitements de référence “non nod.” ; le traitement 1 se justifie par
l’absence de Bradyrhizobium japonicum dans le sol ;
. traitements secondaires :
A - Sans phosphate (OP) ;
B - Avec phosphate supertriple = 22 kg P ha.’ (Super) ;
C - Avec phosphate naturel = 22 kg P ha-’ (P-naturel).
La fumure minérale apportée est identique à celle de l’essai XII. L’azote est apporté
sous forme de (“NH,),SO, marqué à 4,73 % à la dose de 17,2 kg N ha”, et marqué à 1,Ol %
à la dose 90,O kg N ha.’ apportée sur soja de référence “non nod”.
La variété de soja cultivée est la variété 26/72. Son cycle cultural est situé par rapport
aux pluies à la figure 13 A en annexe.
.ïMmLcc---
----__
t-s,
170
V.2 - C;HOIX VARIETAL
Essai au champ VIII
172
NUTMAN (1965) fait remonter les premiers travaux concernant l’effet variétal sur
l’efficacité de la fixation symbiotique de N, à 1948. Cet effet est signalé chez plusieurs
espèces de légumineuses par DOMMERGUES et MANGENOT (1970) mais ces auteurs
reconnaissent que les spécialistes de génétique végétale ne tiennent pas assez compte de
l’efficacité symbiotique lors de la sélection des différentes variétés de légumineuses et qu’il
y a là un domaine qu’il convient d’explorer d’avantage
L’application de la méthode isotopique au choix variétal des légumineuses in situ est
relativement récente. Elle permet d’identifier des systèmes fixateurs de N, hautement
performants ou, à l’inverse, de repérer des systèmes fixateurs médiocres risquant de produire
au détriment de la fertilité azotée du sol. Voici quelques exemples concernant le soja tirés de
la littérature, qui peuvent montrer l’impact agronomique de cette technique. LIN (1983) en
Chine (Taiwan) étudie sept variétés sur le critère fixation de N, : il met en évidence trois
résultats : (a) un net effet variétal, (b) pas d’effet inhibiteur de l’azote engrais appliqué à
30 kg N ha-‘, (c) aucune relation entre le rendement et le % NdfFix. COALE et a/. (1985) aux
U.S.A. étudiant trois variétés, montrent que la différenciation entre variétés n’apparait qu’à la
maturité physiologique pour la matière sèche, le N total et le NdfFix mais que le % NdfFix
reste inchangé ; en revanche, cet auteur montre que le précédent cultural affecte grandement
le % NdfFix qui est de 65 % aprés soja et seulement de 32 % aprés luzerne. En Grèce,
DOUKA et a/ (1986) montre (a) que l’effet “souche bradyrhizobium x variété” est prédominant
et qu’un tel système fixateur bien sélectionné peut fixer jusqu’à 200 kg N ha-‘, (b) que la dose
d’azote engrais n’a pas d’effet.
Notre étude (essai au champ VIII en objet) est fondée sur les indices “économie de
l’azote” et “maintien de la fertilité azoté” que nous avons définis au paragraphe 111.2.3.2
page 68.
De toutes les légumineuses annuelles, le soja a la plus forte productivité protidique
et l’indice de rendement le plus élevé. Basé sur le N total, il est d’environ 80 % contre 60 %
pour l’arachide, mais aux prix d’une absorption importante d’azote dont au moins 25 %
provient du sol et 2 ou 3 % de l’azote engrais starter. II est donc nécessaire de rechercher
les variétés les plus économes de l’azote du sol ou en d’autres termes celles qui par unité
d’azote sol absorbée auront le plus grand N total.
L’application de la méthode de la valeur A décrite au paragraphe 111.2.4 nécessite le
choix de la plante de référence ; à cet égard, rappelons les quatre traitements appliqués dans
l’essai VIII : un soja nodulant non inoculé est comparé à un soja non nodulant à deux niveaux
d’azote : 20 N et 100 N.
Le soja non nodulant présentant la plus faible waleur A a été retenu (tableau 17 A
et ‘18 A en annexe).
Les résultats du tableau 21 permettent de classer les différentes variétés étudiées :
- !sur l’indice “économie de l’azote” calculé d’apres l’équation 21 page 69, c’est-à-dire
l’aptitude de la variété à produire des protides en utilisant le minimum d’azot,e minéral
(essentielllement d’azote sol); les varietés les plus économes se classent de la façon suivante:
---
---
---
l
493 < Jupiter < 44/h/73 C 22172 < 26172 avec 20 N engrais 1
l
4,‘73 < J u p i t e r < 44/h/73 = 22172 = 26/72 ave(Y 100 N engrais )
. sur l’indice “maintien de la fertilité azotée” calculé d’aprés I’équa.tion 22 page 69. les
variétés pouvant enrichir le sol en azote sont 26/72 et ;!:2/72, mais en présence d’une forte
dose d’azote engrais seule la variété 26/72 apporte au sol, en N, fixé, l’équivalent de ce
qu’elle exporte en azote sol et azote engrais.
En plus de ses qualités morphologiques et agronomiques connues, la variété S.R.A. -
f.R.A.T. 26/72 présente donc urne bonne aptitude à économiser l’azote du sol (c’est sans doute
parce que cette variété est relativement plus tolérante à I’aizote minéral que les autres variétés)
et peut enrichir le sol en azote à condition de restituer ses pailles.
Ce classement opéré en présence d’une fumure azotée minérale permet de confirmer
f’aptitude de la variété 26/72 à fixer N, en présence d’azote minéral ; mais, dans la pratique,
une telle fumure serait irréaliste.
Cependant cette étude de choix variétal ayant été réalisée en conditions hydriques
optimales, celles de l’année 1981, elle gagnerait à être reproduite en clonditions cle déficit
hydrlque afin de pouvoir vérifier la validité des classements ci-dessus.
Dans une agriculture où le choix variétal ne serait pas possible, l’agriculteur pour
éviter un déficit du bilan azoté devra faire appel à u~n rhizobiologiste qui cherchera à
augmenter le <ib NdfFix de la Va[riété cultivée jusqu’à la valeur de l’indice de rendement (harvest
index) calcule sur la base de N total, à savoir :
doit tendre vers
N total grain
$ NtlfFix -
- > - -
-
N total plante entière
afin que la restitution des pailles puisse équilibrer le bilan azoté.
174
Tableau 21 : Economie de l'azote et maintien de la fertilité azotée de
cinq variétés de soja en presence de 20 N \\Starter) et 100 N.
l
Economie de l'azote
1 Maintien de la fertilité azotée
1
I
NdfS + NdfF
I
11
x 100
N total paille - (Ndfs + NdfF) Kg ha- ,
I
VARIETES
N total plante
I
I
I
------A
I
I
l
20 N
100 N 1
2 0 N
1
100 N
I
I
I
I
I
I
i
i
1
IISRA-IRAT 44/A/731 24,4
(0.79)
24,4
I
- 5,2
I
- 4,lO
I
I
I
I
I
I ISRA-IRAT 4/73
I 26,9
(0.85)
37,4
I
- 9,5
/
-17,l
I
I
I
~I~RA-*RAT 22/72 / i9,5
(0.79)
2496
I
+ 2,7
I
- 7,l
l
I
I
I
IISRA-IKAT 26/72 j 14,4
( 0 . 8 3 ) ) 24,l 1
+ 4,0
- 0,8
I
I
l
I
I
(JUPI'TER
I 2590
(0,83)1 2797 l
- l l , o
-14,5
l
l
Id
l-
I
I
Ce tableau résulte des tableaux 15A à 1YA en annexe comprenant l'interpréta-
tion statistique.
Entre parenthèses : indice de rendement
176
V.3 - CONTRAINTES DU MILXEU
V.31 C:ontrainte chimique
V.3#.2 Contrainte biologique
V.3.3 Contrainte climatique
178
Contrairement à une option largement répandue, I,a fixation symbiotique de N, (%
NdfFix) pour une plante donnée, dans une situation donnée, varie considérablement. En zone
semi-aride, certains facteurs jouent un raie majeur : ce sont la présence de souches effectives
et spécifiques de rhizobiums, la quantité d’azote sol minéralisable et la réserve en eau utile
du sol. Secondairement, citons les facteurs : variétal, teneur en phosphore assimilable et
fertilité des sols. Ces facteurs limitants ou contraintes peuvent affecter la quantité de N, fixée
(NdfFix) de trois façons :
a) la contrainte affecte à la fois le % NdFix et le rendement ;
b) la contrainte affecte le % NdfFix et dans une moindre mesure le rendement ;
c) Ya contrainte affecte seulement le rendement.
Nous allons montrer à travers quelques exemples concernant le soja et/ou l’arachide
comment la méthode isotopique permet de juger des effets d’une variété, d’une technique ou
d’une contrainte du milieu sur le critère du NdfFix et du NdfS de la légumineuse.
V.3.1. Contraintes chimiaueg
v.3.1.1. - Problème de l’azote minéral du sol
II est bien établi que les nitrates et dans une moindre mesure l’azote ammoniacal,
retardent et diminuent la nodulation et la fixation de N, (DIX.ON 1969 et DART 1974). Mais
d’un autre côté leur présence est nécessaire pour alimenter la Iégumineuse durant la période
végétative précédant la mise en place du système fixateur qui ne fonctionne pas avant 30 à
40 jours chez l’arachide et le soja (WEY 1974). A notre connaissance, trois approches existent
et pourraient conduire à une solution : (1) découvrir des sytemes fixateurs non inhibés par
l’azote minéral, (II) apporter des engrais azotés, soit compatibles (c’est à dire n’inhibant pas
la fixation de NJ, soit minéraux mais dans ce dernier cas trés judicieusement appliqués, (Ill)
pratiquer la culture associée céréale-légumineuse. L’approche (1) vient d’être évoquée au
paragraphe V.2.
Nous nous proposons maintenant d’étudier les approches (II) et (III).
V.3.1.1.1 - Faut il auamenter l’azote minéral en aDoortant des engrais azotés?
(Essais IX)
D’aprés les conclusions d’un colloque tenu à Vienne en 1973 (GANRY 1974),
conclusions fondées essentiellement sur les travaux de DART (PATE and DART 1961 ; DART
and WILDON 1970 ; DART 1974), deux phases importantes dans la nodulation étaient
distinguées :
- periode initiale de forrnation des nodosités pendant laquelle les nitrates ont un effet
inhibiteur tres net, phénomène qui serait alors agissant surtout en sol sableux tropicaux en
raison du pic de nitrification (P(aragraphe 1.1.2.3 page 35);
- période secondaire, environ une semaine plus tarcl, pendant laquelle un autre groupe
de nodosités se forme. Les nitrates sont beaucoup moins inhibiteurs dans cette période ; ils
auraient même un effet stimulant pour un niveau de l’ordre de 10 ppm à 20 ppm.
Ces raisons ont préva,lu dans la mise en place de l’essai IX en objet étudiant la
réponse de l’arachide à des doses croissantes d’azote engrais.
De prime abord, l’étude de la réponse d’une légumineuse à l’engrais azoté peut
paraltre inopportune et contraire à notre objectif. II s’agit pourtant du même objectif “économie
de l’azote” que nous poursuivons, j,ustifié par les hypotheses suivantes, découlant des
mécanismes ci-dessus analysés :
- en début de cycle, l’apport d’azote engrais ra.pidement nitrifie (BLONDEL 1971),
inhiberait fa fixation de N,, d’autant plia fortement que la dose d’azote serait élevée, en même
temps qu’il accroîtrait le systiime racinaire ;
.’ lorsque la deuxième vague de nodulation intervient, le nombre de sites d’infection
possibles permettant aux nodosités de se former. devrait être supérieur là où le systeme
racinaire s’est mieux développé, en particulier on devrait enregistrer un eifet positif de l’azote
engrais starter. Par contre, aux fortes doses, l’azote engrais aurait vraisemblablement une
action dépressive sur l’activité1 des nodosités de la deuxiéme vague en raison de sa rémanente
dans le sol ; il serait donc sans intérêt agronomique. Mais cette dose é!tevée présente pour
nous un autre intérêt, méthodologique, car elle donnât3 un point utile dans l’expression
graphique des courbes de réponse.
Les résultats sont présentés aux figures 25 et 26.
Le N total de l’arachide ne varie pas significativement en fonction des doses d’azote
engrais : tout au plus apparaît-il une tendance de réponse parabolique avec maximum à
30 N correspondant à + 15 kg N total ha-‘. Le NdfF et, en conséquence, le CRU, sont corrélés
positivement aux doses d’engrais (figure 25) ; en revanche, corrélativement, on observe une
diminution expotentielle de la fixation de N, (NdfFix) quantifiable graphiquement (figure 26)
et un accroissement du NdfS qui passe de 65 kg N-sol ha’ à 84 kg N-sol ha-’ lorsque la dose
d’azote engrais starter apportée passe de 15 à 60 N.
1 8 0
J - plante kg ha-t
N total
cl
0
-
120
100
80
NdfS
60
40
NdfFiX
y2 = 85.31 e- o,o34X+ 13,64
\\
r = 0,988 k~pp~n de amih~l~n)
20
A ,
I
15
30
60
N - engrais apporté kg ha-l
. .
CI-O Ntotal=NdfS+NdfF+NdfFix
A-A NdfS:
+-+ NdfFix
o-0 NdfF
Figure 25 : Influence de la fuure acotée sur le N total, NdfS, HdfF et NdfFix d’une culture
d’arachide. Ba&ey, essai IX.
181
Y-plante kg ha’
N total
/
-----d
-?c
100
NdfS
50
50
N - engrais kg ha-t
Figure 26 : IOriqine de l’azote absorbé par une culture d’arachide. Barbey, essai IX.
182
Sur arachide, en Inde, en trois points d’essai, SUBBA RAO (1976) observe un effet
dépressif sur le rendement de l’engrais azoté starter même à des doses allant de 10 à 20 kg
N ha-‘.
Sur soja, en revanche, il semble que l’effet de l’engrais azoté sur le rendement et la
fixation de N, soit fortement dépendant de la variété, ce que nous montrons dans l’essai VIII
aux tableaux 15 A et 19 A en annexe et que confirment RENNIE et a/. (1982) et DOUKA
(1986).
Nous pouvons conclure que le soja, présentant une réponse croissante à l’azote, la
dose optimale, c’est-a-dire la dose à partir de laquelle apparaît l’inhibition de la fixation de
N,, varie d’une variété à l’autre ; chez l’arachide, nos résultats nous amènent à déconseiller
la fumure azotée starter dont l’effet sur le rendement semble se produire au détriment des
réserves d’azote du sol, et qui n’améliore pas l’économie de l’azote dans le système cultural.
V.3.1 .1.2 - Faut-il réduire l’azote minéral en oratiauant la
çulture associée Iéaumineuse-céréale ?
(Essai en lysimètre X)
Nos connaissances sur la fixation symbiotique de N, des légumineuses en culture
pure, en particulier l’effet des facteurs environnementaux sur cette fixation, ont beaucoup
progressé ces deux dernières décennies. En culture associée, ce sont principalement les
légumineuses fourragères et de prairie qui ont fait l’objet d’études sur la fixation de N,.
HENZELL et VALLIS (1977) citant plusieurs auteurs estiment que la proportion d’azote de
la légumineuse dérivée de la fixation de N, (% NdfFix) est augmentée en culture
associée légumineuse x graminée et peut atteindre jusqu’à 80 - 90 % ou plus parce
que la graminée utilise la majorité de l’azote sol disponible . Plus récemment FARIS et
TA (1985) ont observé des transferts d’azote de Medicago satiwa à Phleum pratense en
culture associée permettant un accroissement de rendement en N total de Phleum pratense
de + 25 %. En revanche peu d’études ont été entreprises, en zone tropicale semi-aride, sur
la fixation de N, des légumineuses annuelles en culture associées, alors que par ailleurs les
aspects agronomiques, physiologiques, protection des plantes et système d’exploitation, ont
été et sont étudiés de façon approfondie par I’ICRISAT*.
183
90
Rendement rklatif en N total de la légumineuse
(1) L’tfquation y = ---&s
est empruntée A :HENZELL et VALLIS (1977)
pour laquelle nous avons calculé graphiquement le paramètre a
- - - - - -
-BP
- - -
Figure :!7 : Absorption relative d’azote 15 par la légurineuse cultivée avec le uil. -y,, essai
1ysiWre X. Soja 1 : non inoculk, Soja 2 : inoculk.
184
Tableau 22 : Valeurs de N total plante en mg N lysimétre'l, de l'exc&s isotopique (%)
r!t du % NdfFix, pour le soja et l'arachide en culture pure ou associée. Essai
en lysimbtre X.
N total
Exces isotopique
% NdfFix
mg lysimetre'l
%
-
Pure
Associée
Pure
Associée
Pure
Associée
-
-
-
-
Sojal'l)
4164
5588
0.025
0.016
86
9 1
Soja*(l)
8282
7230
0.025
0.008
86
9 5
Arachide(*)
3681
2728
0.064 CI.026
76
90
cv x
17.0
11.8
ppds (P = 0,051
1330
0,005
m
- -
Ce tableau résulte du tableau 22 A en annexe.
(1) 4 pieds de soja
(2) 2 pieds d'arachide
1 8.5
Tableau 23 : Valeur
oe
1: total plante en mg1 N lysimètreSl, de l'excès isotopique (YO'
-
-
-
pour le mil en culture pure ou associee. Essai en lysimètre 1.
-e---e-
-c
--
---
N total
Excès isotopique
mg lysimètre'l
%
-
-
-
-
-
Pure
Associée
Pure
Associée
<-
--y
Mil (pur) et
530(l)
*17i3)
0.174
0.195
Mill [associé)
!lil (3ur) et
530(l)
1.50( 3'
0.174
0.158
Mil2 (associé)
1; 3)
Mil (pur) et
290t2)
336
0.253
0.272
Mil3 (associé)
-
-
-
-
-
-
- - -
c v %
23.8
7.5
ppds (P = 0,051- - - -
120-
-
-
0,019
-mm
Ce tableau rksulte du tableau 22A en annexe.
(1) 4 pieds de mil
(2) 2 pi'eds de mil
(3) i pied de mil
186
Cette étude n’a pas la prétention de combler une lacune. Elle consiste en une
expérience exploratoire conduite en lysimètre (essai X) fondée sur l’hypothèse selon laquelle
le facteur “demande en azote” régit la fixation de N, ; en d’autres termes, s’il existe une
“pompe” à azote minéral dans le système sol-légumineuse, (le mil en l’occurrence), la
légumineuse va-t-elle accroître sa fixation ? Quel rendement en résultera-t-il ?
La méthode de la dilution isotopique, appliquée au sol marqué avec azote 15, permet
le calcul de la fixation de N, selon la méthodologie développée au paragraphe 111.2.2.2
page 66.
Les résultats sont présentés aux tableaux 22 et 23.
On observe que la culture mixte diminue significativement I’excés isotopique du soja
et de l’arachide mais ne modifie pas significativement I’excés isotopique du mil (hormis
l’augmentation enregistrée pour le mil 1, difficilement explicable).
Utilisant le même mode de représentation graphique que HENZELL et VALLIS (1977)
l’ordonnée y représentant l’absorption relative d’azote 15 et l’abscisse x le rendement relatif
de la légumineuse exprimé en N total, nous montrons, en accord avec ces auteurs, que la
légumineuse est moins compétitive pour l’azote minéral que la céréale ce que traduit l’écart
entre la droite y = x et la courbe de la forme :
100 x
Y=
(figure 27)
x + a (100 - x)
Evalué graphiquement dans le cas de la culture associée mil-légumineuse en sol dior,
le paramètre “a” serait en moyenne de 95 ce qui conduit respectivement pour l’arachide, le
soja 1 et le soja 2, à des valeurs de y calculées de 46, 71 et 84, qui sont proches des valeurs
mesurées de 48, 68 et 82.
Par extrapolation, ceci signifie que dans une culture associée légumineuse (soja ou
arachide) x mil, où la légumineuse produirait 50 % de N total, celle-ci n’utiliserait que 10 %
de l’azote minéral absorbé en totalité par la légumineuse + la céréale.
De plus, nos résultats confirment l’effet “N-sparing” énoncé par VALLIS et a/. (1967)
effet de substitution d’une légumineuse à une non-légumineuse ,* “when legumes are substituted
for non-legumes on a soil where the N supply is limiting, the remaining non-legumes are able
to take up more minera1 N per plant than they would in a pure stand of non-legumes”.
--- ___-. .___-. _ __.--. _,I-. ...p.. .
187
Tableau 24
: Evaluation par lysimètre de la culture associéé')sur
l'in-
- - -
dite "économie de l'azote" défini au paragraphe 111.2.3.2.
N minéral absorbé
(2:)
-
-
N total plante produit---
Culture pure
Culture associée
Cie! légumineuse
légumineuse x mil
--w-v
501 + 217
Soja I
-- 583 = O:,ï4
- = 0,12
4164
5588 + 217
:Soja
2
LE
= Cl,14
289 + 150 = 0 ' "6
8282
7230 + 3.50
Arachide
%&-
= D,25
273 •t 336- = o ' 2.
3138 1
2728 + 336
-.-.-L--
---
(11 Dans l'essai en objet,un lysimètre représente un système sol-plante qui
contient en culture pure 4 légumineuses (soja ou arachidej et en
culture associée 4 1égumAneuses (les mêmes) + 1 céréale (mil!,,
(2) L'essai 1 ne recevant pas d'engrais azoté,
N minéraT absorbé
=
NdfS
ifiota plante produit
NdfS + NmdfFix
1 8 8
L’explication de cet effet “N Sparing” adaptée à notre expérience est la suivante : la culture
associée étant composée de n plantes : (n-l) légumineuses t 1 mil, le N total du mil ayant
pour valeur z, l’effet “N-sparing” se produira si la culture pure de mil composée de n pieds
de mil absorbe moins de n.z N total lysimètre”. Dans l’essai X en objet, pour mil 1,
mil 2 et mil 3, les valeurs de n.z sont respectivement de : 1085 mg, 750 mg et 1008 mg ; ces
valeurs (calculées) sont nettement au-dessus des valeurs (mesurées) atteintes par la culture
pure du mil : de 530 mg pour quatre pieds de mil (mil 1 et 2) et 290 mg pour deux pieds de
mil (mil 3).
Ces valeurs auraient atteint au plus :
290 x 5
= 725 mg avec cinq pieds de mil
n
et
290 x 3
= 435 mg avec trois pieds de mil.
2
On peut donc conclure qu’en condition de fourniture d’azote sol limitante, comme c’est le cas
dans cet essai, la culture associée légumineuse x mil induit l’effet “N-sparing” (économie
d’azote) évoqué ci-dessus. Cet effet économie de l’azote est confirmé par les résultats du
tableau 24. Pour étayer cet effet, nous citons les travaux de BURTON et a/. (1983) qui
montrent que des variétés non nodulantes de soja ont un rendement en N total supérieur
lorsqu’elles sont cultivées avec des variétés de soja nodulantes fixatrices.
Le soja en culture mixte a fixé 95 % de son azote contre 85 % en culture pure.
L’arachide a fixé 90 % en culture associée contre 75 % en culture pure.
En ce qui concerne les transferts d’azote de la légumineuse à la graminée, infirmés
par la non diminution de l’excès isotopique du mil, HENZELL et VALLIS (1977) estiment que
ceux-ci ne sont généralement pas quantitativement significatifs à moins que la graminée puisse
profiter de la minéralisation des tissus végétaux morts provenant de la légumineuse.
Les conclusions de cette première expérience fondées sur les indices “économie de
l’azote” ou “N-sparing” de VALLIS (1967) sont positives ; en particulier la culture associée
accro?t l’activité fixatrice de N, du soja et de l’arachide comparativement à la culture
pure. Elles confirment notre hypothèse de travail selon laquelle, le mil associé, absorbant
l’azote minéral, “obligerait” la légumineuse, à fixer plus afin que sa demande en azote soit
satisfaite.
‘V.,3.1.2 - Amélioration de la fertilité Dar l’amendement calcioue et oroanioyci
(Essai Xl)
IPlusieurs auteurs, BOUHOT (1968), BLONDEL (1:971), PIERI (1976), GANRY (1977)
RICHOT et a/. (1981) et WEY et a/. (1987), ont montré que dans les SOI:S sableux dégradés,
la fumure rninérale ne suffit pas pour maintenir la fertilité du sol ; au Contr(aire, son application
unique cohduit progressivement à une régression sensible de la fertilité ainsi que probablement
de l’activité biologique du soll. Déjà en 1956, à propos des engrais mineraux apportés sans
discernement, BOUFFIL parlait de “lpoison du sol”. L’extériorisation de ce phénomène :se traduit
en premier lieu par le jaunissement de l’arachide (“tâche jaune”) et à un st’ade plus avancé par
un “nanisme jaune”. Les auteurs ci-dessus cités ont montré que cette Ichlorose azotée est
causée par une réduction notoire de la fixation de N, de l’arachide et de la réserve en azote
du sol. b.ors de la mise en place du dispositif expérimental pluriannuel qui a servi de support
à l’essai Xl, C:ette chlorose azotée se manisfestait par des tâches jaunes, sans distinction de
traitements, sur l’ensemble de! l’aire expérimentale.
L’interprétation des résultats de l’essai Xl nécessit:e le choix de la plante de référence;
à cet égard, rappelons les t:rois traitements appliqués : une arachide non nodulante est
comparée à un mil au niveau de trois traitements : (a) témoin, (b) + chaux, (c) + fumier.
Les valeurs A obtenues (tableau 25) montrent des différences entre le mil et l’arachide,
marquées ipour (a) et (b), mais peu marquées pour (c). L’explication réside vraisemblablement
dans la profondeur du front d’humectation : (1) supérieure à 2 m dans le cas des deux
premiers traitements, ayant entrai’né un enracinement plus profond pour le mil que pour
l’arachide, (il) limitée à 80 cm pour le traitement “fumier”, I’enracinelment du mil et de
[‘arachide (ayant donc été contenu dans cet horizon (CISSE et VACHAUD 1988).
L’arachide non nodulante est la plante de référence retenue.
Les résultats sont presentes au tableau 26.
En1 absence d’amendements, le % NdfFix est de 67 %, donc relativement élevé eu
Agard à I’ettat de dégradation avancé du sol ; en revanche, cette fixation est quantitativement
très faible (1 II kg N ha-‘). La faible capacité du sol à fournir de l’azote (NdfS), d’environ 4 kg
N ha“ (I’ar,achide non nodulante a absorbé 22 kg N ha-’ dont 15 kg proviennent du sol et
7 kg de l’engrais azoté) expliique ce plafonnement de N total à 16 kg N ha.‘, et permet de
comprendre qu’une capacité fixatrice faible puisse entraiiner un % NdfFix relativement élevé
(un NdfFix de 6 kg N ha-‘, lai moitié de celui mesuré, donnerait un % NdfFix encore assez
élevé de 60 (16).
Tableau25 : Effet des amendements calcique et organique sur la valeur A et sur l'azote fourni par l'engrais et par le sol
à deux plantes non fixatrices de N2 (mil variété 3/4 ex-bornu et arachide non nodulante).Thilmakha, essai Xi.
N tota'i
NdfF
NdfS
Valeur A
Traitement
%
kg 14 ha-1
kg N ha-l
~-
Mi 1
Arachide
Mi 1
Arachide
Mi 1
Arachide
Mil
Arachide Mil
Arachide
non nod.
non nod.
non nod.
non nod.
non nod.
Témoin (aj
27.7 a
22.3 a
44.8 a
65.5 a
12.4 a
14.6 a
15.3 a
7.7 a
95
40
+ chaux (b)
37.6 b
46.5 b
37.5 b
57.3 b
i4.1 a
26.7 b
23.5 b
19.9 b
12s
57
a0
+ fumier (c)
53.5 c
56.7 b
30.8 b
33.0 c
16.5 a
18.7 a
37.0 c
38.0 c
172
156
C.V. %
20
21
27
12
29
28
28
23
Les valeurs affectées d'une même lettre ne diffèrent pas significativement au test de Newman et Keuls.
Dose N-engrais = 76,8 kg N ha-l
E % = 0,780.
Ce tableau résulte du tableau 23 A en annexe.
Tahloatt 33..
. ..” I..“” L”.
Sources d'azote (exprimées en pourcentage de !'!!total plante ou en kg ha-!\\) dans l'arachide variété 55-437
----2
-fhi:m?ikhâ, t!bbdl xi.
NdfF
NdfFix
NdfS
N total
kg N ha-1
TF-ai bernent
%
kg N ha-1
%
kg ha-i
%
kg ha-1
Témo i n
6,73 c
i,OY a
66,7 a
*: .-
iO,ü a
Lb,6
16,2
+ chaux
3,57 b
1,69 b
81,6 c
36,7 b
45,0
f fumier
2,13 a
1,82 b
74,0 b
63,l c
23,Y
20,4
85,3
C.V. %
20,7
17 R
:-
Les ValeUrS affectées d'une même lettre ne diffèrent pas significativement
au test de Newman et Keuls
Dose N-engrais = 13,9 kg N ha-l
E % = 4,94.
,
Ce tableau résulte du tableau 23 A en.annexe.
192
Azote total du sol
Fumier : + 45 a + 65 kg N ha-’ 2 ans-’
Chaux : + 20 kg N ha-’ 2 ans-’
(6)
(l), (2), (3), (4). (5) et (6) sont explicités à l’annexe 36 A
Lacontribution de lachaux et du fumier 6 l’azote totàl du sol est calculée su.~
la base des donnees de fixation de Nz de l’essai Xl en 1983 donc apr+.s
onze ans de fonctionnement du sys&me cultural.
Figure 28 : Scbha d’interprétation des effets de la chaux et du fumier (respectivement 0,6 et 10 t
ha” 2 ans-‘) sur la rf5ghbration de la fertilité azotée du sol. Thilmkba, essai au
champ XI.
193
En présence du fumier, le % NdfFix est accru si’gnificativement quoique faiblement :
il passe de 6’7 % à 74 % ; le NdfFix élgalement est accru mais dans une proportion beaucoup
plus élev& : il passe de 11 iii 63 kg N ha’. Le NdfS est de 20 kg N-sol ha-’ pour ll’arachide
nodulante et 38 kg N-sol ha” pour l’arachide non nodula.nte (tableaux 25 et 26).
Les effets de l’amendement calcique, vont dans le même sens que ceux de
I’amendernent organique ce qu’exprime le schéma de la figure 28. Les C#ommentaires relatifs
aux difféwnts compartiments de cette figure, dans l’ordre de leur numérotation, sont données
à l’annexe 36 A.
On admet que l’azote total1 du sol est constitué du pool d’azote qui participe au cycle
intelrne de l’azote et d’un pool inerte constitué d’azote humique biologiqulement trés stable en
marge dlJ cycle de l’azote (JANSSON 1963 cité par DOMMERGUES et MANGENOT 1970). Dans
l’essai X.1 en objet, cet azote total dans l’horizon 0 - 40 cm est 600 kg N ha-’ pour les
traitements témoin et chaulage et 7510 kg N ha.’ pour le traitement fumier (tableau 36 A en
annexe). Pour ces mêmes trai,tements, le pool d’azote mobilisable estimé conventionnellement
par la valeur A obtenue sous mil ((tableau 25) est respectivement de 95, 128 et 1712 kg
N ha“ équivalent sulfate. Par différenc.e, on peut estimer un stock d’humus très stabl,e de 505,
472 et 576 kg N ha” respectivement pour les mêmes traitements témoin, chaulage let fumier.
Ces résultats suggérent que la fixation de N, (NFix) due ÈI la chaux n’alimenterait que le cycle
interne de l’azote et non l’azote humique stable qui a même tendance à diminuer ; seul le
fumier alimente ce dernier.
En conclusion, malgr(5 une faible pluviosité, la capacité fixatricce de l’arachide est
netitement accrue par l’amendement organique (fumier) et dans une moindre mesure par
l’amendement calcique. La contributilon du fumier à l’enrichissement de l’azote total du sol
est au moins deux fois supérieure à celle de la chaux, celle-ci étant éva’luée à 10 kg N ha“
an”. Ces amendements accroissent le pool d’azote mobilisable du sol (valeur A) avec
cependant une nette supérioriité du fumier, et seul ce dernier accroÎt le pool d’azote humique
biologiquement stable. On comprend dès lors que la chaux soit apte à maintenir la
productivité d’un sol non dégradé1 en culture continue, avec cependant une tendance à
la baisse de la teneur en matière organique du sol perceptible à long terme (NICOU et
CHOPAFIT 1989, non publié), mais qu’elle soit insuffisante pour régénérer un sol dkgradé.
Actuellement, le phénomène de jaunissement a totalement disparu sur les parcelles
amendées par la chaux et/ou le fumier, alors qu’il s”est propagé largement sur les autres
parcelles (WEY et a/. 1987). C,et
effet favorable de la chaux, dont nous venons d’appréhender
les limites, avait déjà été bien montré, il y a quelque 50 ans par SAGOT (1934) qui écrivait:
“II est particulièrement à retenir : (a) que les amendements calcaires permettent à l’a,rachide
de disposer des apports d’engrais mis à sa disposition ; que la chaux dc’nne à l’arachide une
194
résistance remarquable à la sécheresse, (b) que la chaux donne sur le mil et l’arachide des
plus-values notables de rendement et permet à l’arachide une maturation plus parfaite de ses
fruits”.
V.3.1.3. Amélioration de la fertilité par le phosphata%
(Essais au champ XII et XIV)
L’acide phosphorique est généralement considéré comme facteur essentiel
d’amélioration des terres arables tropicales. Ce fait est particulièrement vrai pour les sols
sableux du sud du Sénégal pour lesquels, dès 1950, les agronomes Préc#onisaient pour les
régions du Rip et de la Casamance, des formules plus riches en P,O5 - et moins riches en
K,O - que pour les autres zones. La fumure phosphatée du soja, culture d’introduction récente
dont l’extension géographique est limitée à la zone méridionale du Sénégal, revêt donc un
intérêt primordial.
Au nord-Nigéria dans des zones édaphiques et climatiques semblables, d’importantes
augmentations de rendement du soja ont été mises en évidence par apport de phosphate
jusqu’à 17 kg P ha” (GOLDSWORTHY et HEATHCOTE 1964). Mais en plus du rendement, notre
objectif est l’accroissement de la symbiose fixatrice de N,. A ce sujet, des travaux antérieurs
menés sur le soja ont montré que les besoins en phosphore pour une nodulation et pour une
une fixation N, optimales sont supérieures aux besoins optimaux de la plante hôte (DE MOOY
et a/. 1973). Nous nous proposons de montrer s’il en est de même dans les conditions
écologiques du Sud-Sénégal.
Le rendement, le N total et la fixation de N, sont évaluées quantitativement à partir
des deux essais au champ XII et XIV dont les résultats sont présentés aux tableaux 25 A et
26 A en annexe pour l’essai XII et au tableau 34 A en annexe pour l’essai XIV. Contrairement
à l’essai XIV, l’essai XII est affecté par une sécheresse post-floraison.
Dans l’essai XIV, le rendement, le N total et le NdfFix (mais pas le % NdfFix) sont
sensiblement accrus par l’apport de phosphate ; mêmes observations dans l’essai XII hormis
pour le NdfFix qui décroit significativement. Pour expliquer ce phénomène, l’hypothèse
invoquée est le déficit hydrique à la période post-floraison, lequel, s’il ne diminue que peu le
rendement et le N total, réduit fortement la fixation de N,. La probabilité de ce déficit hydrique
caractérisé par son intensité et sa période, est relativement grande, ce qu’ijlustre la figure 4
page 32. De plus la fertilisation phosphatée en surface, induisant un enracinement superficiel
par ailleurs observé par GANRY et WEY (1974) et CHOPART (1975 et 1984) préjudiciable à
l’économie de l’eau en période sèche, peut se révéler pire que l’absence de technique. Nous
avons tenté d’exprimer ce processus dans les deux schémas de la figure 29.
1 9 5
----_
---
----
FUMURE P I I O S P I H A T E E : E N S U R F A C E
Effet nulrilion phosphatt
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Figure 29 : Schéma d’interprétation des effets de la fume phosphatée en surface ou de la non fume
phosphatbe (l’une évaMe par rapport à l’autre) , sur l’efficacité syrbiotique d’un soja
affecté ou non par une sécheresse post-floraison. Séfa, essais au eharp XII et XIV.
196
Appréciée en terme de risque sur le critère de l’économie de l’azote sol exporté, la
technique de fertilisation phosphatée en surface est à déconseiller, l’incorporation en
profondeur dans le sol du phosphate devant être vivement recommandée. Nous verrons au
paragraphe V.3.2.4 page 198 qu’une inoculation par un champignon mycorhizien peut accroître
sensiblement I’eff icacité de cet engrais.
V.3.2. Contraintes bioloaiqu
Parmi les micro-organismes impliqués dans la fixation symbiotique de N, des
légumineuses, il y a bien évidemment les bradyrhizobiums, partenaires obligatoires dans la
symbiose. Mais aussi, nous avons fait l’hypothèse que dans les conditions édaphiques des sols
pauvres étudiés, les champignons mycrorhiziens endotrophes vésicule-arbusculaires (VAM)
pouvaient jouer un rôle important (DOMMERGUES 1977).
L’intervention sur la biomasse rhizobiale du sol peut être réalisée pour trois raisons:
a - les sols n’ont pas de rhizobiums : l’inoculation est alors nécessaire dans ces sols
dépourvus de rhizobiums spécifiques (cas du soja au Sénégal traité dans les essais VIII, XII
et XIV) ;
b - les sols sont défavorables à la nodulation et à la fixation de N, bien que possédant
encore des rhizobiums : on doit y remédier afin d’éviter le dépérissement des cultures de
légumineuses (cas du dépérissement de l’arachide au Sénégal traité dans l’essai Xl) ;
c - les sols sont bien pourvus en rhizobiums ; dans ces sols à activité normale, on
peut théoriquement améliorer I’efficience du système fixateur de N, en substituant une souche
à une autre (cas de l’arachide au Sénégal traité dans l’essai XIII) à condition de résoudre le
problème de la compétition.
L’intervention sur la biomasse mycorhizienne peut être envisagée dans les sols où le
potentiel d’infection mycorhizienne est réduit.
V.3.2.1 - Les sols n’ont oas de rhizobiums soécifiaues
(Essai au champ XIV).
L’inoculation est nécessaire dans les sols dépourvus de rhizobiums spécifiques pour les
légumineuses récemment introduites : cas du soja et du stylosanthès au Sénégal (JARA 1981).
Celle-ci serait nécessaire aussi dans les défriches récentes, après déboisement, où la flore
microbienne n’est pas adaptée à la culture de l’arachide (SIBAND 1974). Cependant la culture
répétée de l’arachide devrait permettre normalement le développement progressif des
bradyrhizobiums du groupe Vigrra sinensis (Cowpea). L’inoculation par une souche efficiente
aurait l’avantage d’induire rapidement une fixation de N, élevée.
Nous avons étudié l’inoculation du soja dans un sol ferrugineux tropical lessive! “‘beige”
du Sud Sdlnégal (essai au chalmp XIV). Elle a été réalisée avec 5radyrhizrdh.m japonicurn par
la technique développée par WEY’ (1983).
L’interprétation des résultats de l’essai XIV nlacessite le choix de la plante de
référence; à cet égard, rappelons les trois traitements appliqués : un soja inoculé ,avec une
souche de Bradyrhizobium
japonicum inefficiente Gl (LAGACHERIE et a/. 1917) mais
compétitive, est comparé à un soja non inoculé au niveau de trois traitements : (a) sans
phosphaw, (b) avec super-phosphate triple, (c) avec phalsphate naturel. (La même variété de
soja est cultivée dans tous les traitements). Les valeurs “,A” sont respectivement pour (a), (b)
et (c) :
- :soj.a inoculé avec Gl : 204, 246 et 216 kg N ha-’ équivalent (NH,),SO,,
- :Soja non inoculé
: 245, 287 et 329 kg N ha-’ équivalent (NH,),SO,
Le soja non inocullé pr&ente une légère nodulation due soit à des souches
autochtones ou à une contamination ; les valeurs A sont supérieures à celles obtenues sur
soja inoculé avec la souche inefficiente Gl, indiquant {que même si ce dernier a fixi? une
petite quantité d’azote, cette fixation est inférieure ZI celle du soja non inoculé.
Le soja inoculé avec la souche inefficiente Gl a, donc été choisi comme plante de
référenoe.
Les résultats sont présent& au tableau 27. Nos commentaires portent sur les résultats
de la sirnple inoculation avec Bradhyrhizobium
japonicum.
Non inoculé, mais fertilisd avec 90 kg N ha.’ (sulfate) le soja variété ISRA - IRAT
26/72, a absorbé 94 kg N sol ha.” (NdfS) pour 127 kg N total ha.’ ; inoculé, avec seulement
une dose d’azote starter (17 N), Ile N total est accru (+ 34 kg N ha-‘) alors que le NdfS est
sensiblement réduit (- 50 kg N-sol ha.‘).
Nous concluons que dans les conditions de sol du Sénégal, la culture de soja requiert
obligato!irlement I?noculation pour éviter un épuisement rapide du pool d’azote du sol.
V.3.2.2 - Les sols sortifavorables à la nodulation et à la fixation de N,
La régénération de la biomasse rhizobiale a été étudiées à Thilmakha (essai Xl) où la
dégradation prononcée de la fertilité a entrainé un effondrement de la bliomasse rhizlobiale
198
(DREVON 1981). Cette étude de la régénération est développée au paragraphe V.3.1.2
page 189 où nous avons vu que les techniques de régénération (amendements) font passer
le NdfFix de 5 à 25 kg N ha-’ 2 ans.‘.
V.3.2.3 - Les sois sont bien pourvus en rhizobiums. mais on veut accroître leur
eff icience
II ne suffit pas d’introduire une souche active au sol pour induire une fixation de N,.
Encore faut-il que cette souche survive dans des conditions d’environnement défavorables
(acidité du sol, température du sol, sécheresse) et soit suffisamment compétitive et infective.
Les techniques couramment utilisées, telles que l’inoculation des graines, conduisent
le plus souvent à des échecs : l’enrobage affecte la germination des graines et l’infection des
racines se fait très mal. Cette raison a conduit JUNG et a/. (1982) à développer la technique
d’inclusion des rhizobiums dans un gel de polymère, et WEY, dès 1973 (WEY 1974) à mettre
au point au Sénégal l’inoculation du sol qui a donné d’excellents résultats sur soja (WEY
1983).
L’absence d’effet de l’inoculation de l’arachide vérifiée par le passé (WEY 1974), voire
ses effets négatifs (SUSBA RAO 1976), est attribuée d’une part au caractère non spécifique
de l’arachide (promiscuité) vis à vis des rhizobiums et d’autre part à la compétivité des
souches natives. Cette absence d’effet de l’inoculation nous a conduit à reprendre l’analyse
des mécanismes régissant l’apparition des nodules en début de cycle (paragraphe V.3.1 .l
page i78), en particulier la deuxième période d’apparition des nodules, analyse qui suggère
qu’une inoculation tardive, réalisée après un apport de nitrate au semis en vue d’accrohre le
développement du système racinaire, devrait augmenter considérablement les sites d’infection:
il en résulterait une nodulation plus abondante, laquelle ne serait pas génée par les nitrates,
disparus du profil à ce moment là (après la phase de nitrification).
Ces raisons justifient le traitement inoculation retardée mis en place dans l’essai XIII
en objet dont les résultats sont présentés au tableau 28.
Contrairement à l’inoculation au semis, on montre, effectivement, que l’inoculation
retardée a un effet positif significatif sur le rendement et la fixation de N, ; elle n’accroît pas
l’exportation d’azote sol (output), qu’elle aurait même tendance à réduire.
V.3.2.4. Les sols sont déoouvus ou mal pourvus en champignons mvcorhvzieng
II est maintenant bien établi que l’infection mycorhizienne améliore la nutrition
phosphatée de la plante hôte, en particulier dans les sols carencés en phosphore. Encouragé
- - -
Tabieau 27: tttet de l'inoculation simpie avec tiradyrhizobium japonicum (R) et de l'inoculation double avec. B. japonicum plus
-
Glomus mosseae (RM) sur la contribution des sources d'azote au rendement du soja - Séfa, essai XIV.
Source d'azote
Traitements
Sous-traitements
N-total
NdfF
NdfS
&jf ‘Fix
. . .
kg N ha-l
x
kg N ha-l
“L
kn N ha-1
3 " "-
iv
kg N Ha-l
R - l? N
ü?
112.0
2.6
2.5
32.1
36.0
65.3
7 3 . 1
\\o
R - 17 N
Super
161.0
2.0
3.1
30.3
48.8
67.7
109.0
‘0
R -1714
P naturel
150.0
2.0
2.9
24.6
36.9
73.4
110.3
RM - 17 N
OP
120.0
2.6
3.1
30.6
36.7
66.8
80.2
RI1 - i7 N
Super
1113.7
1.6
3.0
22.6
41.5
75.8
139.3
Rt4 - 17 N
P naturel
152.0
2.1
3.7
26,s
40,2
71;4
10s. 6
entre traitements principaux
ppds :
0.40
N.S
5.3
14.5
au niveau d'un même sous-traitement
entre sous-traitements
ppdz *
0.44
Ii.5
5.7
13.4
au niveau d'un même traItement princlpa!
Tableau 28 -Effet de l'inoculation par le rhizobium sur l'origine de l'azote absorbé par l'arachide, Bambey
essai XIII.
Traitements
N total
NdfF
NdfFix
i'idfS
Souche méthode date
kg ha-l
kg ha-l
%
kg ha-l
%
kg ha-l
49
-
-
Témoin
-
-
102.6
2.2
2.1
67.5
65.8
32.9
32.1
CB-756 graines semis
104.4
2.1
2.0
71.9
68.9
30.4
29.1
Su-430 graines semis
104.8
2.4
2.3
73.3
69.9
29.1
27.8
CB-756 Sol
semis
105.1
2.3
2.2
73.6
70.u
29.2
27.8
su-430 Sol
semis
104.9
2.0
1.9
70.2
66.9
32.7
31.2
CB-756 Sol
2 se-
118.5
2.5
1.3
84.5
71.3
31.6
26.7
maines
su-430 Sol
2 se-
109.5
1.8
1.6
82.4
75-Z
25.3
23.1
maines
cv %
7.4
8.5
-
15.7
-
-
12.1
0.30
8.1
.-...---
--s-d---
-------------
--~----
---~
Ce tableau résulte des tableaux 32 A et 33 A en annexe.
201
par les premiers résultats obtenus au Sénégal (GlANINAZXli-PEARSON et DlEM 1982 ; OLLIVIER
et a/. 1983) en raison de la. forte carence en phosphore assimilable des sols ferrugineux
tropicaux (paragrapihe V.3.1.3 page 194), nous avons réallisé un premier essai au champ, dont
les résultats furent concluants (GANRY et a/. 1982).. Le deuxième essai au champ, essai XIV
en objet, fut réalisé sur un terrain préalablement choisi pour son faible potentiel d’infection
VAM (l’expérience relative au choiix du terrain a été réalisée par DIEM citée dans GANRY et
a/. 1985’). Dans l’essai XIV, nous avons étudié l’inoculation du soja awec Bradyrhizobium
japonicum et Glomus mosseae, un champignon mycorrhizien vesiculo-arbusculaire (VAM), inclus
dans I’alginate par la technique dbveloppée par DIEM et a/. (1981).
Comme nous l’avons (déjà signalé au paragraphe V.3.2.1. la plante de référence choisie
est le soja, inoculé avec la souche inefficiente Gl.
Les résultats sont prbsentés au tableau 27 page 199.
Il:s; montrent un effet positif significatif de l’inoculation par Glomus mosseae, mais
seulement en présence de phosphate supertriple, sur le rendement (N total = + 2:3 kg
N ha.‘) et la fixation de N, (NldfFix = + 30 kg N ha-‘).
Comparant les résultats obtenus en 1980 (GANRY et a/. 1982) et 1982 (cassai XIV,
présent paragraphe), dans les parcellles fertilisées par le phosphate et inoculées par Glomus
mosseae, nous montrons que le NdfFix est deux fois plus élevée en 1982 (139 kg N ha.‘)
qu’en 1980 (63 kg N ha-‘). De meme, le % NdfFix est deux fois plus élevé en 1962 (76 %)
qu’en 1960 (41 %). Ces différences sont attribuées à lai sécheresse po!st-floraison survenue
en ‘1980 (figure 11 A page 320).
Par contre, dans les parcelles fertilisées avec He phosphate, l’accroissement de la
fixation d,e N, induite par l’inoculation par Glomus mosseae est identique en 1980 ( -- 29 kg
N ha”) et dans l’expérience de 1962 (+ 30 kg N ha“). De même, l’accroissement de rendement
en grains dû à l’inoculation par Glornus Mosseae est approximativement le même en 1980
(+ :302 kg M.S ha-‘) et en 1982 (f 273 kg MS ha-‘).
En 1982, l’effet bénéfique de l’inoculation par les VAM est attribué au fait que celles-
ci ont induit une infection prkcoce du système racinaire se développant dans un sol à faible
potentiel1 cl’infection par les VAM tandis qu’en 1980, l’effet de l’inoculation était principalement
attribué au fait que durant la période de sécheresse, survenue en Cour:s de cycle, les VAM
ont accru Ila tolérance à la sécheresse du soja (SPRENT 1975 ; GIANINAZZI-PEARSON (et DIEM
1982).
202
L’inoculation par les VAM (G. mosseae) présente le double avantage d’accroître le
rendement en protides (+ 16 kg N ha-’ en 1980 et + 23 kg N ha” en 1982) sans augmenter
la fourniture d’azote par le sol, donc sans augmenter I’output azote sol, celle-ci est même
réduite significativement (- 18 kg N ha’ en 1980 et - 7 kg N ha.’ en 1982). On conclut, que
dans le cas où les populations endomycorhiziennes sont faibles, l’inoculation du soja
par les VAM permet d’accro’itre le rendement et l’indice de rendement (harvest index)
sans altérer les réserves en azote du sol.
En ce qui concerne l’économie possible d’engrais phosphate par action des VAM, en
accord avec DOMMERGUES (1982) nous constatons que dans ce sol fortement carence en
phosphore assimilable, une certaine quantité de phosphate soluble est nécessaire pour obtenir
une réponse significative de l’inoculation par les VAM. En d’autres termes, il apparait que les
VAM ne peuvent remplacer l’engrais phosphaté mais en accroissent l’efficacité
permettant ainsi une réduction de leur dose d’application que nous allons tenter de
chiffrer.
Toujours dans l’essai XIV en objet, en faisant l’hypothèse d’une réponse logarithmique
au phosphate, généralement observée, de la forme y = b + a Log x (BATIONO et a/. 1985)
dans laquelle y est le rendement grain en kg MS ha”, et x la dose de phosphate supertriple
en P kg ha”, nous obtenons y = 1431 + 278 Log x. (Sur arachide, en Gambie, dans un sol
ferrugineux tropical, BATIONO et a/. (1985), trouvent une fonction assez proche : y = 910 +
284 Log x). Pour escompter le rendement en grain de 2017 kg M.S ha’ obtenu dans cet essai
sous l’action de l’inoculation par bradyrhizobium seul en présence 22 kg P ha.’ sous forme de
phosphate supertriple, seulement de 8 kg P ha” seraient suffisants (3 kg P ha-’ en 1980) à
condition de réaliser la double inoculation bradyrhizobium t VAM ; la réduction de dose serait
alors de 14 kg P ha-’ soit 65 % de la dose apportée (85 % en 1980). L’Économie d’engrais
phosphaté réalisée est alors substantielle.
Nous concluons que dans les conditions de sol du Sénégal, la culture du soja justifie
au plan économique l’inoculation par Glomus mosseae dans les terrains à faible potentiel
d’infection mycorhizienne
V.3.3. Contrainte climatQUI:
En conditions semi-arides, le stress hydrique, conséquence de la faible pluviosité, est
un facteur limitant majeur (SPRENT 1972 ; PANKHURST et SPRENT 1975 ; BALANDREAU et
DUCERF 1980 ; GIBSON et a/. 1982).
V.3.3.1 - Relation entre la oluviométrie et la fixation de N,
Essais au champ IX et XIII pour l’arachide, XII et XIV pour le soja
203
Avant la présentation des rés’ultats, il nous parait nécessaire de préciser les lirnites de
validité de la relation entre la pluviométrie et la fixation de N,.
Pour un agrosystème donné (système présentant donc un équilibre avec les conditions
pédoclimatiques du lieu), pour un itinéraire technique donné, sous une pluviométrie :Suffisante,
on peut approcher un rendelment potentiel [TOURTE et ,a/. 1966). Exprimé en N total de la
plante entière, en culture intensive, ce rendement est pour l’arachide de l’ordre de 90 kg
N ha”, 120 kg N ha” et 150 kg N ha.‘, respectivement à Thilmakha, Bambey et Séfa. En raison
de cette variation du rendement liée à la zone écologique et à l’itinéraire technique (celui-ci
est adaptt5 $II la zone), il est donc important de n’effectuer les études de corrélation entre
pluviom&:rie et quantité de N, fixk? (NdfFix), que dans une même zone écologique et pour un
mêrne itinéra.ire technique du1 fait de la relation NdfFix =: % NdfFix x N total. Ains#i pour un
même sol et un même itinéraire technique, seules les variations de pluviosité peuvenlt modifier
le rendement avec une importance relative selon le déficit hydrique induit, caractérisB par son
intensité et sa période dans le cycle de la plante, ce dernier facteur semblant être
prépondérant (TOURTE et a/. 1966). Qu’en est-il pour la fixation de N, ?
En ce qui concerne I”arachide, les résultats figurent aux tableaux 21 A (essai IX) et
33 A (essali XIII) en annexe. Leur comparaison fait ressortiir une différence de fixation attribuée
à une diff&emce de pluviositB (figures 9 A et 10 A en annexe). La fixation de N, (NdfFix) par
l’arachide spontanément nodulée par le bradyrhizobium ‘autochtone, exprimée en oks et kg
N h$a-‘, est da.ns l’essai IX (pluviosité inadéquate) respectivement de 44 et 52, tandis que dans
l’essai XIII (pluviosité adéquate) ces valeurs sont de 66 et 67.
C;e:s résultats ainsi que les résultats d’un essai simillaire réalisé par nous-mêmes (GANRY
et WEY 1977) permettent d’établir une relation entre la pluviométrie en rnm an.’ et Ila fixation
de N, (NdfFix), différente de celle existant entre la pluviométrie et le rendement dans
l’intervalle de pluviométrie consid&é (figure 30).
En ce qui concerne le soja, les résultats figurent aux tableaux 215 A (essai XII) et
34 A (essai XIV) en annexe. Leur comparaison fait ressortir, une différence de fixation,
attribuée ii une sécheresse en cours de cycle (figure 11 A et 13 A en annexe). Nous montrons
en effet qu’en conditions de défici,t hydrique la fixation esr fortement inhibée : % NdfFix = 26
et NdfFix = 37 kg N ha” pour un rendement en grains de 16 q M.S ha“ dans l’essai XII, au
lieu de : ?& NdfFix =: 70 et NdfFix = 109 kg N ha-’ pour un rendement en grains de 210 q M.S
ha” dans l’essai XIV sous une pluviométrie normale. La conséquence la plus néfaste du déficit
hydrique lest d’accroître nettebment le NdfS qui passe de 40 kg N ha” (essai XIV) à 100 kg
N ha.’ (essai XII).
204
-0
Ndf Fix
o - - - o N t o t a l
Ndf Fix
N total
K9. ho-l
Kg. ha-l
100 .
J
/
t 120
S O -
- 110
6 0 -
- ID0
A2 (1974) tmitemcnts 4,7 et II Essai IX
4 0 -
- 9 0
M-
A, (1977) GANRY et WEY
- a0
o-
‘t
1
1
I
l
-
7
0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
7 0 0
800 900
PluviomCtrie (mm)
Figure 30 : Relation entre NdfFix de l’arachide (kg N ha-‘) et la pluviotitrie (mm an-‘) (en trait
interroy variation concotitaute de N total.
A3 : traitements 2, 3, 5, 6, 7 et 8, essai au cbp XIII
A2 : traitements 4, 7 et 11, essai au champ IX
AI : GANRY et WY (1977).
i
205
Pluviom&rie
I!i0
19 J U I L .
25
to’o
jours
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Figure 3.1 : Evolution en cours de cycle du soja, de W total et de NdfFix exprimés en kg N ha-l en
présence ou absence de lai fume pbospbat4e. Rl , E et R8 : stades reproductifs -
Sfa, essai au champ XII.
206
V. 3.3.2 - Déficit hvdrique et fixation de N, en cours de cvcle
(Essai au champ XII)
Les résulats de l’essai XII sont illustrés à la figure 31. Cette figure nous permet
d’interpréter les courbes relatives au N total (courbes 1 et 2) et au NdfFix (courbes 3 et 4)
en cours de cycle, en relation avec la pluviométrie. Nous en tirons les enseignements suivants:
- En conditions d’alimentation hydrique ootimaleg
Des mesures quantitatives de fixation de N, faites sur le soja sans phosphate qui a
le mieux toléré la sécheresse (du fait d’un développement végétatif moindre, conséquence
d’une carence en phosphore), il ressort que la courbe du N total suit approximativement celle
du NdfFix des le début du stade de remplissage des gousses. En effet, à partir de ce stade,
le NdfS de ce soja reste invariable : environ 50 kg N ha-‘, ce qui montre que l’absorption
d’azote du sol devient alors négligeable. En conséquence, en conditions d’alimentation
hydrique optimales du soja dans sa phase reproductive, la demande supplémentaire
d’azote liée à son développement végétatif serait assurée par la fixation de N,.
- En conditions d’alimentation hvdriqUe sub-optimales
Lorsque le sol se désséche, on sait qu’en dessous d’un certain taux d’humidité,
variable suivant les types de sols, la fixation de N, est nulle ou négligeable (SPRENT 1972;
PANKHURST et SPRENT 1975). En sol sableux tropicaux, cette humidité est de 4,5 % pour le
système “sol dior-arachide” (DUCERF 1978). Le point de flétrissement des plantes en sol
sableux dlor se situe vers 15 - 2 % d’humidité pondérale ; dans le sol de Séfa, plus riche en
argile, il se situe vers 5 % (CHARREAU et NICOU 1971). On peut donc admettre qu’il existe
un gradient d’humidité du sol entre ce point de fixation de N, nulle et le point de
flétrissement, qui permet le développement végétatif du soja, devenu alors non fixateur. C’est
le cas du soja fertilise avec le phosphate apporté en surface dont le développement végétatif
a été accru par l’apport de cet élément. En conséquence, en conditions alimentation
hydriques sub-optimales du soja, dans sa phase reproductive. toute demande
supplémentaire en azote liée à son développement végétatif, serait assurée par le sol.
Le soja viendrait alors en tête des plantes pour leur capacité d’extraction de l’azote
du sol, soit, sur la base de 100 kg N-sol ha-’ absorbés, trois fois plus qu’une culture de mil
intensive, ce qui représente sur 30 cm environ 7 % des réserves d’azote soluble évaluée par
nous-mêmes (GANRY non publié) selon la technique DECAU (1968). Dans ces conditions
d’alimentation hydrique déficitaire pour la fixation de N,, l’épuisement rapide des réserves en
azote du sol est prévisible.
207
La capacité du soja inoculé à satisfaire sa demande en azote par le moyen de la
fixation de N, semble dépendre étroitement de sa capacité à tolérer la sizcheresse.
L’alimentation hydrique dépend de la réserve utile en t?#au du sol et de l’enracinement qui
prospecte cette réserve ; elle est donc fonction du système racinaire cle la variétl! (SAINT-
MACARY et a/. 1981), mais aussi de certaines techniques culturales telles que le travail du sol,
I’enfouissclment des phosphates et la date de semis (CHARREAU et NICOIJ 1971 ; KEEYA 1975;
IRAT - INFORMATIONS 1980 et CHORART 1980).
V. 3.3.3 - Conclusion
L’alimentation hydrique est devenue la principale contrainte ces quinze dernières
années suite à la baisse significative de la pluviosité que nous avons évoquée au paragraphe
1.1.1 page? 28. On se reportera aux figures 3 et 4 pages 31 et 32 qui illustrent I’innportance
des trois principaux facteurs affectant cette alimentation hydrique : la pluviométrie, l’intensité
et la date de la période séche intra-saison des pluies. On remarquera en particulier le
décrochelment
des courbes’ de pluviométrie, pour les trois courbes fréquentielles et pour
les quatre stations, apparaissant A lai deuxième décade d’août. Cette période correspond
généralement à la phase de fixation de N, des légumineuses annuelles potentiellement
maximale. On peut d’ores et déjà appréhender l’ampleur de la dégradation de la fertilité
azotée clu sol à long terme si des techniques appropriées ne sont pas mises en oeuvre pour
éviter qu,e C:ette réduction (de la pluviosité ne devienne stress hydrique. Les méthodes
d’investigations devront impérativement étudier l’activité racinaire en condition hlydrique
limitante et déterminer, pour une situation donnée, l’indice de satisfaction en eau ETR/ETM
critique ce!n deçà duquel la fixation de N, est inhibée. Les techniques culturales devront
permettre à la plante d’exploiter au nnaximum l’humidité du sol (accroître I’ETR) et d’abaisser
le seuil critique de l’indice de satisfaction ETR/ETM (mais est-ce possible ?) en de& duquel
la fixation de N, est inhibée ; en revanche, certaines techniques culturales devraient permettre
d’accroFtre l’indice de satisfaction en eau a.ux stades reproductifs importants.
A l’instar de I’efficience de l’eau définie par les bioclimatologis’tes par le rapport
kg grain ha-‘/mm ETR, pour laquelle on a montré l’effet bénéfique de certaines techniques
culturales, il serait opportun de définir un rappport NdfFix/mm ETR permettant
d’évaluer des variétés ou des techniques sur le double critère ‘économie de Il’azate”
et ‘économie de l’eau’.
V.4 - Çonclusion du chaDitre V
L’Iéconomie de l’azote dans le système sol-légumineuse est essentiellement régie par
l’aptitude variétale et la fixation de N, relative (% NdfFix). Celle-ci est fo’nction de l’efficacité
209
SOJA
ARACHIDE
1511 AZOTE STARTER 60N
f
I
MYCORRHIZE
i
Figure 32 : Variation de Z HdfFix, de % AdfS et de 1 NdfF chez le soja et l’arachide sous l’action de
diffbrents facteurs : hydrique (soja et arachide) ; inoculation par une souche
&&@y&&&& JaDonicua t Glomus wsseae (soja) ; fume azotée starter (arachide). Le
diaktre des cercles est proportionnel au N total des plantes. Les nukros (1) (2) (3) (4)
(5) (6) (7) et (8) correspondent aux essais au cha@p suivants : N* XII, XII, IX, XIII,
XIII, IX et IX;
le nméro (4) correspond & la réfbrence (GAHBY et al. 1982).
des populations de rhizobiums et de champignons mycorhiziens, et de différents facteurs
environnementaux, notamment (a) I’allimentation hydrique principalement conditionnée par le
régime ipluviométrique (intensité et distribution) mais aussi par le profil de l’enracinement lié
en particulier au mode de placement de l’engrais phosphaté, (b) la concentration de la solution
du sol en azote minéral, accrue lorsqlue le sol se desséche. La figure 32 résume l’effet de ces
facteurs sur le soja et l’arachide.
210
CHAPITRE j/J - MAITRISE DES FLUX D’AZOTE DANS TROIS SYTEMES DE CULTURE.
VI.1 - Principes régissant la manipulation des flux d’azote
dans les systèmes de culture
Vi.2 - Application des principes définis ci-dessus à trois
systèmes de culture
Vl.2.1 - Le système de culture mil-arachide de Thilmakha en
zone sub-sahélienne
Vl.2.2 - Le système de culture mil-arachide à Bambey en
zone soudanienne nord
Vl.2.3 - Le système de culture maïs-soja à Séfa en
zone sub-guinéenne
VI.3 - Conclusion du chapitre VI
212
La culture exerce une action directe sur les propriétés des sols et le profil cultural ;
notamment, elle enrichit ou appauvrit le sol en azote (par les flux et transferts que nous avons
décrits paragraphe II page 46 et 47). Elle intervient donc sur les rendements agricoles des
plantes qui lui succèdent. Ainsi, les successions culturaies ne correspondent pas à une “simple
juxtaposition de compartiments plante” dans le temps, elles constituent un “ensemble cohérent
et organisé”’ et répondent à la définition du système que nous avons donnée dans le glossaire.
WEGNER cité par HESSELBACH (1973) différencie quatre stades dans l’analyse des systèmes:
1 - analyse des objectifs,
2 - analyse des compartiments,
3 - analyse des relations,
4 - analyse du comportement des systèmes,
mais si l’on ne veut pas s’en tenir à l’analyse pure et que l’on veuille mettre au point des
systèmes ou en créer de façon optimale (ce que nous tenterons de faire dans ce chapitre),
il faut ajouter :
5 - l’optimisation des systèmes.
On considére que dans le langage courant, la notion d’analyse des systèmes recouvre,
à la limite, l’optimisation, et qu’elle n’est pas menée seulement dans l’intérêt de l’analyse.
Notre objectif, nous le rappelons, est l’étude de la répartition et du devenir de
l’azote dans les différents compartiments du système sol-plante afin d’arriver le plus
précisément possible à la quantification des inputs et des outputs d’azote. Ces résultats
sont utilisbs pour définir les principes régissant la manipulation des flux d’azote en vue
d’augmenter la production céréalière au moindre coût des apports d’engrais azoté, a la
condition expresse de maintenir - ou de régénérer s’il le faut - la fertilité du sol.
Les compartiments et leurs relations dans le sytème cultural que nous étudions, sont
schématisés à la figure 33, dérivée de la figure 5 par simplification et adaptation au système
de culture étudié. II s’agit en fait d’un système compose de deux sous-systèmes sol-
légumineuse et sol-céréale. Ce shéma fait ressortir : les deux sous-systèmes sol-plante (figures
par des octogones) le sol étant commun aux deux, les inputs (figures par des cercles), les
outputs (figurés par des rectangles) et les transferts internes (Nr) constitués des restitutions
organiques d’une culture (sous-système) sur l’autre. Ces transferts organiques correspondent
à de l’azote qui reste dans le système, dont une partie peut être compostée ou transformée
par l’animal.
_ _
_ _ . . , .
-
-
_ I I . _
.
“ . _
- .
.
. . “ .
- . .
2 1.3
?
???? ? ?
F I X A T I O N Np SYMBIOTICIUE
“NSX
= EXPORTATION D’AZOTE PAR LES RECOLTES
N f h z F I X A T I O N N2 ASVMBIOTIOUII
N V
x PERTES
D’ AZOTE PAF1 VOLATILISATION ET
iw
x AZOTE ENGRAIS APPORTE
DENITRIFlCATION
AZOTE APPORTE PAR LES SEMENCES
Nl =
P E R T E S D ’ A Z O T E PAR LIXIVIATION
A N x :
NFlx + Nflx + NF + Nscm - Nex - NV - NI
0
Figure 33 : Schha montrant les prhcipaux inputs, outputs et transferts azotés dans un systbe de
culture légumineuse-cémle. Les ast4kisques indiquent les flux pouvant être manipulés.
214
L’étude réalisée précédemment aux chapitres IV et V met en relief l’importance du soi
en tant que source (NdfS) et support (en particulier : aptitude au développement racinaire,
teneur en humus stable, valeur de la C.E.C et teneur en phosphore assimilable). Compte tenu
de l’objectif défini, et à plus forte raison sans jachère régénératrice, il est impératif d’améliorer,
au minimum de maintenir, le pool d’azote mobilisable du sol, afin d’assurer le NdfS. C’est la
raison pour laquelle l’établissement de bilans azotés est nécessaire ; ceux-ci, réalisés au sein
du système de culture, doivent permettre à court terme de prévoir l’évolution du pool d’azote
du sol en se basant sur la somme algébrique
AN = ‘L. inputs t ‘IX0 outputs
Quel que soit le : A N, on devra toujours chercher à optimiser le système de culture,
par manipulation des flux grâce a la connaissance la plus précise possible de leur interaction.
Les modifications des constituants du système: compartiment, flux ou transfert interne
ayant un impact significatif sur le solde du bilan azoté, concernent l’augmentation de la
fixation symbiotique de N, (flux), la diminutions des exportations d’azote (flux et transfert
interne), la diminution des pertes d’azote engrais (flux) et l’accroissement du pool d’azote du
sol (compartiment et transfert interne). Dans ce chapitre, à partir des résultats obtenus dans
les essais au champ et sur modèles expérimentaux, nous allons tenter de montrer comment
la manipulation d’un de ces flux d’azote peut interagir avec un ou plusieurs autres flux et ainsi
modifier l’organisation de l’ensemble et le solde du bilan que nous désignons par . N.
VI.1 - Princioes réaissant la manioulation des flux d’azote dans les svstèmes de
culture
Accroitre la fixation de N. (NFix)
L’inoculation par des bradyrhizobiums est obligatoire pour induire une fixation de N,
(NFix) dans le cas du soja ou peut seulement être envisagée pour l’accroître dans le cas de
l’arachide ; elle augmente gbnéralement l’exportation d’azote (Nex). Lorsque NFix est superieur
à Nex, la Iégumineuse contribue à l’enrichissement du pool d’azote du sol. L’inoculation par
un champignon mycorhizien associé au bradyrhizobium dans le cas du soja dans les sols où
ce premier fait défaut, accroît la fixation de N, (% NFix et NFix ) et I*exportation d’azote
(Nex); le L N est alors accru.
La fumure phosphatée accroît la fixation de N, (NFix) et l’exportation d’azote (Nex)
mais le % NFix reste inchangé ; le A N est peu modifié. Par contre, l’apport en surface de cet
215
engrais., en condition d’alimentation hydrique déficitaire, peut entraîner une dimin,ution de la
fixation de N, (NFix) tout en augmentant l’exportation (Nex) ; le A N est donc réduit.
L’incorporation en profondeur de l’engrais phosphatée par un labour en favorisant
l’enracinement en profondeur ne peut qu’accroître le A N.
Le fumier, en plus de l’apport d’azote qu’il réalise (NC) induit un accrois:sement de
la fixation de N, (NFix) en relation avec un accroissement des exportations d’azote (Nex). Ceci
a été montré sur arachide à Thilmakha (essai Xl).
L’introduction d’une cérétale dans le système sol-légumineuse induit un accroissement
de la fixation de N, estimé par le % NFix ; exprimée en kg ha”, la fixation de N, (NFix) varie
dans le même sens que l’exportation d’azote (Nex) ; le rapport Nex/NFir: semble diminuer en
présence d’une céréale. L’intérêt de ce système est d’absorber moins d’azote minéral pour une
même quantité de protides formée (céréale et légumineuse).
Diminuer les exoortations d’azqgta (Nex)
La diminution des ex:portations d’azote peut résulter d’une dimirwtion des re,ndements
où, à rendement égal, d’une augmentation des restitutions au sol. C’est la deuxième cause que
nous envisageons,, Ainsi, est posé le problème à la fois de l’enfouissement des pailles
directement ou aprés transformation par l’animal (fumier) ou par compostage, et de l’indice
de rendement fonction de la variete et des techniques. Pour contribuer à accroître le A N,
nous avons vu que dans le cas des Iégumineuaes, le % NFix doit être superieur à l’indice de
rendeme;nt.
Diminuer les Dertes d’azote. (NV)
Les pertes pouvant être réduites sensiblement sont celles provenant de l’engrais et
dues à la volatilisation. La localisation de l’engrais dans le sol les diminue considérablement
(NV) et augmente l’exportation d’azote (Nex). La restitution des pailles, en réduisant Nex,
contribue à accroître le A N sous l’effet de l’engrais azoté. Par exemple, nous montrons sur
maïs que la localisation de l’engrais permet d’accroître sensiblement la part de l’engrais allant
au pool d’azote du sol via les pailles restituées
Accroîtrp-les restitutions O~~~UI@ES (Nr)
Ces restitutions comprennent la biomasse racinaire et les résidus de récolte
constituées essentiellement les pailles. II ne s’agit pas d’input ou d’output d’azote tels que nous
216
les avons définis, mais d’un transfert interne d’une culture sur l’autre, qui cependant peut
engendrer la fixation libre de N, (input Nfix) et la dénitrification (output NV). les transferts
se font à travers le pool d’azote du sol sens large ; leur importance est donc capitale dans
l’alimentation azotée de la céréale (NdfS). C’est grâce à ces transferts (Nr) que I’input N, fixé
(NFix) peut profiter à la culture suivante (voir figure 24 page 155). Nous avons montré l’effet
positif de la fertilisation azotée, de l’amendement organique par des pailles préhumifiées
(fumier ou compost) associé à la fertilisation azotée, et du chaulage, sur le pool d’azote
mobilisable du sol représenté par la valeur A. Nous considérons donc que ces techniques, de
par les restitutions organiques qu’elles induisent (Nr), accroissent indirectement l’exportation
d’azote par la céréale (Nex).
Ainsi dans le système arachide-mil à Thilmakha (essai Xl), nous montrons que le
chaulage accroît la fixation de N, (NFix), et l’exportation d’azote (Nex) de l’arachide (effet
direct) et de la céréale (effet indirect).
Malgré cette optimisation, si le A N est toujours négatif, le recours à l’engrais azoté
(NF) est indispensable.
Enfin, il importe de noter qu’un bilan équilibré n’est pas une condition suffisante de
rendements élevés car il peut équivaloir à une production faible ; un niveau minimum d’input
azotés est nécessaire pour attendre un objectif de rendement donné.
En application, nous étudierons successivement trois sytèmes de culture, chacun
adapte à une zone écologique, en précisant : (a) le bilan A N actuel avec les conséquences
sur l’évolution de la fertilité du sol, (b) les voies d’optimisation (ou d’intensification) possibles.
VI.2 Apblications des orincioes définis ci-dessus à trois systèmes de CUjture
~1.2.1. - Le sytème de culture mil-arachide à Thilmakha en zone sub-sahejienne
On considère en premier le système cultural traditionnel en sol dégradé ne recevant
que l’engrais minéral N P K (tableau 29a) et ensuite le système cultural amélioré en sol
régénéré (tableau 29b), recevant l’engrais minéral N P K et l’amendement organique.
Dans les deux systèmes, la totalité des parties aériennes est exportée. Cependant, si
une très faible partie retourne au sol par les défoliations dans le système traditionnel, on peut
considérer que dans le système amélioré, l’ensemble des pailles est restitue au sol, via
lableau 29 :
- - - -
Bilan de l'azote sur deux années à Thilmakha dans un système m71-arachide
année de référence pour l'arachide et le mil : 1983)
a - Syst&ne cultural traditionnel em sol d@gradé actuellement pratiqué
-
-
IHPUTS (kg W ha-1 bris-1)
-mS (kg N ha”1 2ans-1)
- Engrais (NF)
33
- Exportations (Nex)
- Fixation symbiotique de N2 (NFix)
a arachide
16
. dans les parties aériennes
1 1
I mil
2 2
. dans la biomasse racinaire
6 estimée (11
- Lixiviation sous
- Fiixation asymloiotique
mil et arachide' (Nl) 1 .18 estimés par
et libre de N2 (Nfix)
2 estimées (2)
différence
- Pertes par dénitrifica- (4) et (5)
- Précipitations (Np)
1 estimées (3)
tion et volatilisationJ
(NV)
- Semences
3
.-
I-
5 6
!j6
b - ,Système cultural amélioré actuellement pratiqué
-
-
INWTS (kg N ha-1 2ans’1)
gJTPUTS (kq N ha-1 2ans-1)
- Engrais (NF)
33
- Exportations (N,ex)
- Fumier (Nc)
60
. arachide
8 5
. mil
55
- Fixation symbiotique de N2 (NFix)
- Lix7viation (Nl) sous
. dans les parties aériennes
63
a arachide
15 estimée (4)
. dans la biomasse racinaire
218 estimée (1)
. mil
traces
- Fixation asymbiotique
- Pertes (NV)
et libre de N2 (Nfix)
7 estimtr'e (2)
par dénitrification
- PrtZcipitations (Np)
et volatilisation 6
1 estimées (3)
partir :
\\,40 estimées (5)
par
différence
- Semences
. de l'azote du sol
3
des résidus
végétaux + fumier
. des engrais a.zotés-
195
1%
--
-----
Pour le calcul des estimations (1) (2) (3) (4.) et (5) voir tableau 37 A annexe.
L'output Nex pour le mil est celui mesuré sur le mil de la série II ayant reçu la fumure tc?rnafre 14-7-7 à
raison de 150 kg ha-l.
Pour la signification des symboles NF, NC, NFix, Nfix, Np, Nex, Nl, voir la figure 5 et les equations 3 et 4
page.% .
218
l’animal, étant donné que c’est l’apport de fumier qui a engendré la régénération.
Les deux systèmes sont supposés proches de leur niveau d’équilibre ; cette hypothèse
permet l’application de l’équation 10 page 52 pour calculer les outputs inconnus (NI + NV),
évalués respectivement a 15 kg N ha” 2 ans” et 47 kg N ha” 2 ans.’ ; ces pertes, sans les
exportations, représentent 32 % et 33 % des inputs d’azote.
Les inputs d’azote du système traditionnel sont d’environ 55 kg N ha” 2 ans-’ et ceux
du système amélioré en sol régénéré d’environ 195 kg N ha-’ 2 ans” soit 35 fois plus. II est
donc intéressant de noter que le seul input d’azote dû au fumier (NC) de 60 kg N hti’ accroît
les ressources en azote de + 140 kg N ha’ 2 ans’ grâce au processus de régénération induit.
Cette régénération a été analysée dans le chapitre V.
Dans ce système, la régénération a necessité un apport organique exogène, donc un
transfert de fertilité. A l’équilibre, nous constatons que cet apport équivaut à l’azote total des
pailles d’arachide exportees. Nous pouvons donc faire l’hypothèse que le système
régénéré peut fonctionner à son niveau actuel, sans apports organiques exogènes,
grâce aux restitutions des pailles d’arachide et de mil via l’animal.
Vl.2.2. - Le svstéme de culture mil-arachide à Bambev en zone soudanienne nord
On considère d’abord le système de culture actuellement pratiqué dit “amélioré”
(tableau 36a) recevant une fumure azotée, renforcée par rapport au système de culture de
Thilmakha examiné précédemment, ensuite ce même système de culture qu’on cherche à
intensifier en appliquant certaines techniques d’optimisation de l’azote qui ont été décrites
précédemment (tableau 30b).
Ces techniques sont l’inoculation retardée de l’arachide et l’apport de compost sur le
mil ; en ce qui concerne cet apport de compost nous estimons qu’il équivaut à la restitution
de l’ensemble des pailles produites par le système après transformation par les animaux (au
tableau 30b I’input azote compost n’est pas compté mais également, pour cette raison, n’est
pas compté I’output azote paille). Contrairement au système amélioré de Thilmakha en sol
régénéré, il s’agit ici de la simulation d’une intensification possible dont on examine les
conséquences sur le bilan de l’azote.
Le bilan de l’azote donne un A N négatif de - 26 kg N ha-’ 2 ans’ pour le système
actuellement pratiqué et un A N positif de + 58 kg N ha’ 2 ans-’ pour le système intensifié
possible. Le déficit du premier est relativement faible (- 13 kg N ha-’ an-‘) mais il présente
l’inconvénient de ne procurer aucune réserve azotée en cas de baisse des inputs d’azote, telle
219
Tableau 30 : 13ilan de l'azote sur deux années à Bambey dans un système mil-arachide
l(année de reférence pour le mil et l'arachide : lCii5).
il - Système cultwral actuellement prrtiqutji
INWTS (kQ N ha-]. Pans-l)
-
-
-
-
OUTPMTS ( k g ha-I 2ans’I)
-' Enyt-a;s
- Exportations
9 0
arachide
1 0 3
.arachide
15
1 mil
66
- Fixation symbiotique de N2
- Lixiviation N-sol
dans les parties aériennes
68
sous arachide
25 estimée \\4)
: dans la biomasse racinaire
30 estimée (1)
1 sous mil
traces
- Fixation asynbiotique
7 estintie (21
- Pertes N engrais
(61
et libre de N2
. sous mil
28 % < pertes <. 36 % 29
. sous arachide
2
- Précipitations
1 estimées(3)
- Pertes par dénitrifi-
cation et volatilisa-
tion à partir :
- Semences
3
du sol
: des résidus
15 estimée (5)
végétaux
3
a-
-
<t
2.14
<o
240
b - Système cultural intensifié possiible
-
-
INPUTS (kg N ha-l Pans-I)
-
-
-
OIJTPUTS (kg N ha-1 Eans-1)
- Engrais
- Exportations
. mil
90
arachide (gousses)
. arachide
1.5
1 mil (grains)
335
- Fixation symbiotique de N2
- Lixiviation N-sol
* dans les parties aériennes
8#4
. sous arachide
25 estimée (4)
o dans la biomasse racinaire
3:8 estimBe (1)
. sous mil
traces
- Fixation asymbiotique
et libre de N2
7 estimde (2)
- Pertes N-engrais
sous mil
. 22 % < pertes < 33 % 28
. sous arachide
2
- Précipitations
1 estimbs(3)
- Pertes par dénitrifica-
tion et volatilisation
à partir :
- Semences
3
du sol
: des résidus
végétaux
1
17 estimée (5)
I
.S-
238
180
--
-_-
--
Pour le calcul des estimations (1) (2) (3) (4) (5) et (6) voir tiilbleau 37 A en ailnexe.
220
d
GRAINS
Figure 34 : Schha montrant les principaux inputs, outputs et transferts azotbs dans un systèw
culturzù arachide-mil amélioré a Bambey . Essais 1 et XIII en 1975.
221
qu’une inhibition de la fixation de I\\l, due à la sécheresse 3, alors que le système intensifié offre
unie sécuritk! en permettant un placement (au sens financier du terme) de + 29 kg ha’
an” d’azote dans le sol.
é)n peut proposer deux wariantes du système intensifié :
-’ dans un système de cul,ture ou la totalité de la production arachidière serait vendue
et seule les pailles de mil restitu4es au sol (sous forme de compost), le bilan donnerait cette
fois-ci : 1. N = 236 - (180 -t 44) = + 14 kg de N ha.’ 2 ans.‘. II est liquilibré miais n’offre
plus la réserve de sécurité en azote S#ignalée précédemmlent. Ce système est illustré à la figure
34 page 220 ;
- il est vraisemblable qu’une t:echnique de fertilisaition azotée à l’instar de celle réalisée
sur maïs (non étudiée in situ dans le système mil-sol “dior”), permettrait de réduire les pertes
d’azote engrais. Faisant certe hypothèse, en se référalnt d’une part ;I nos études sur la
volatilisation de l’ammoniac en sol “dior” (paragraphe IV.2.4 page 120) et d’autres part à nos
études sur le placement d’ur&e sous Imaïs à Séfa (paragraphe IV.3.4 page 142), nous pouvons
estimer à 15 kg N ha-’ 2 ans“ I’éconiomie possible ; elle équivaudrait alors à I’input d’azote
procuré p#ar l’inoculation de l’arachide et pourrait donc la remplacer avantageusement &ant
plus à la [portée de l’agriculteur ; malis elle pourrait aussi s’y ajouter au plus grancl bénëfice
de !I’agriculteur.
Vl.2.3 - Le système de culture maïs-soja à Séfa en zone sub-auinéenne
On considère d’abord le système de culture actuellement pratiqué tel qu’il est
recommandé aux services de vulgarisation (tableau 31a) et ensuite ce même système de
culture qu’on cherche à intensifier en (appliquant certaines techniques d’optimisation de l’azote
analysée précédemment (tableau 3111). Ces techniques sont la double inoculation par des
rhizobiurns et champignons rnycorhiz:iens (VAM), la restitution des pailles de maïs, et à la
localisation en profondeur de l’urée apportée sur maïs. Comme pour le système de culture
Préc:édent (paragraphe Vl.2), il s’agit ici de la simulation d’une intensification possible dont
on examine les conséquences sur le Ibilan d’azote.
Le bilan de l’azote donne un A N négatif de - 46 kg ha-’ 2 ans-’ pour le système
actuellemwtt pratiqué et un bilan Bcluilibré (A N = 0) pour le système intensifié possible. Le
déficit du premier, relativement important de - 23 kg N hia-’ par an, implique sa non validité.
222
G.bleau 31 : Bilan de l'azote sur deux années à Séfa dans un système maïs-soja
{année de référence : maïs 1983, soja 1982)
a - Systèm cultural actuellement poratiqué
JWlJJS (kq N ha-1 hns-1)
-
OUTPUTS (kg N ha-1 2ans’1)
- Engrais
- Exportations
. maïs
1 0 0
. soja (grains)
134
. soja
20
. maïs
8 2
- Fixation symbiotique de N2
- Lixiviation N-sol
. dans les parties aériennes
1 0 9
. sous soja
10 estimée
( 4
. dans la biomasse racinaire
15 estimée
(1)
. sous maïs
10 estimée
(4
- Fixation asymbiotique
7 estimée
(2)
- Pertes N-engrais
(6)
et libre de N2
. sous maïs
17 % < pertes < 30 %
24
. sous soja
3
- Précipitations
2 estimées (3)
- Pertes par dénitrifi-
cation et volatilisa-
tion à partir :
- Semences
3
. du sol
. des résidus
39 estimées (5)
végétaux
-
-
256
3 0 2
b - SystLre cultural intensifié possible
-PUTS (kg N ha-1 hns-1)
WTPUTS (kg N ha-l 2anr1)
- Engrais
- Expokations
maïs
1 0 0
soja (grains)
1 5 5
1 soja
20
1 maïs (grains)
6 3
- Fixation symbiotjque de N2
- Lixiviation N-sol
dans les parties aériennes
139
. sous soja
10 estimée
(4
: dans la biomasse racinaire
20 estimée (1)
. sous maïs
10 estimée
(4
- Fixation asymbiotique
- Pertes N-engrais
(6)
et libre de N2
7 estimée (2)
. sous mars
. 1 % < pertes < 15 %
8
. sous soja
3
- Précipitations
2 estimées (3)
- Pertes par dénitrifi-
cation et volatilisa-
tion à partir :
- Semences
3
. du sol
. des résidus
42 estimées (5)
végétaux
}
-
-
2 9 1
2 9 1
223
En revanche, l’équilibre du second suggère sa validité mais en sachant que celle-ci est liée à
une forte fixation de N, que seule la double inoculation 13radyrhisobium ,kponicum x Glomus
mosseae rend possible.
IDans le premier système, le bilan de l’azote devrait s’équilibrer selon le procesus
suivant :
N .: 0 :===>
Pool N sol
=: = =>
N total plante
= = = >
Nex céréale
??
I
b
L
De ce fait, aux modifications près entrainées sur les autres termes du bilan, le bilan
s’équilibrera et le pool d’azote du sol se restabilisera.
Le deuxième systèmle (intensifié possible) devrait se maintenh sous l’action des
techniques culturales proposées.
Da.ns le sens d’une simplific,ation des techniques appliquées et d’une amélioration du
bilan de l’azote, une variante de ce système peur être proposée :
-. Simplification : on peut penser que dans un sol à potentiel d’infection mycorhizienne plus
élevci (raplpelons que nous iavons choisi le terrain pour son faible potentiel d’infection
mycorhitienne), la simple inoculation par bradyrhizobium suffirait, ayant l’avantage d’étre plus
facile à realiser. Mais la difficultci est de reconnaître les terrains faibiement pourvus en
champignons mycorhiziens et d’en évaluer l’importance relative.
- gmélioration
: l’équilibre du bilan (A N = 0) qui ne peut induire de réserve en azote dans
le sol, recommande d’accroître I’input d’azote, à plus forte raison si la double inoculation ne
peut être pratiquée (et si tel était le cas, en terrain à faible potentiel, le di?ficit passerait alors
de 0 à - ‘II kg N ha” 2 ans“). Deux voiles pour cela : apporter un engrais compatible1 sur soja
(accroître par exemple la dose de compost ou de fumier déja apportée et correspondant à
la restitution des pailles) et/w accroître la dose d’urée apportée sur maïs jusqu’à. la dose
optirnale. C’est à ce prix qu’on pourra assurer la validité! du système de culture maïs-soja
hautement productif, avec une réserve de sécurité en azote (en cas de stress hydriqueb sur soja
par exemple).
VI.3 - çQnc;lusion du chaoitre ‘U
La validité des bilans ainsi réalisés est d’abord fonction de leur précision. A la
question de leur précision, diijà évocluée au paragraphe! II.2 page 52, nous répondons en
224
rappelant les conditions dans lesquelles ont été calculés les inputs et outputs d’azote et les
limites méthodologiques. Ces bilans sont obtenus compte tenu des trois conditions suivantes:
(a) pour un itinéraire technique donné, (b) pour une zone écologique donnée en topographie
plane, (c) sous une pluviométrie donnée. De ces conditions dépendent étroitement : les
exportations (Nex), les inputs N, fixé (NFix) et les pertes azote engrais, calculés, donc, avec
une relative précision. Pour les autres termes du bilan, on a vu l’imprécision qui affecte les
valeurs quantifiées de fixation libre de N, (Nfix) et de dénitrification à partir de l’azote sol
(valeurs dont nous avons tenté l’estimation au tableau 37 A en annexe page 306).
Nous avons en particulier montré l’obligation de restituer au sol l’équivalent azote
des pailles exportées, sous forme de fumier ou de compost. Cette conclusion n’est pas
nouvelle. En 1973, JONES à Samaru au Nord Nigeria, dans une zone écologique proche de
celle de Séfa (sub-guinéenne), après vingt années d’essais longue durée comparant trois
techniques de régénération - ou de maintien - du taux de matière organique des sols : le
mulch, le fumier et la jachère, prévoyant la réduction - voire la disparition - des jachères au
profit d’une agriculture permanente, cor$,uait à la nécessité de restituer au sol tous les
.
résidus de récolte. Plus tard en ii97@, WETSELAAR à Khaterine en Australie, en zone
écologique comparable (semi-aride), étudiant quatre légumineuses, montrait clairement que la
non restitution des parties aériennes directement ou via les animaux (fumier) entraînait une
baisse du taux d’azote du sol avec la culture. Enfin, dans une synthese récente relative aux
bilans minéraux des systèmes de culture pluviale en zone aride et semi-aride, PIERI (1985)
montre que le maintien de la fertilité des sols passe par le contrôle de leur statut organique
et minéral lequel, en système amélioré et culture continue, exige l’enfouissement de matière
organique pré-humifiée (PICHOT et a/. 1981).
Les espoirs fondés sur la restitution des pailles transformées apparaissent actuellement
très fragiles. En particulier, la valeur marchande acquise par la paille d’arachide, en raison de
sa valeur fourragère, en zone soudano-sahélienne, incite les agriculteurs à la vendre.
Face à cette tendance “néfaste” pour l’avenir de l’agriculture, une double
recommandation est à formuler : d’une part développer les cultures fourragères près ou
au sein des systèmes d’élevage afin de diminuer la demande, d’autre part, mettre en
oeuvre simulta&ment en milieu rural une propagande active en faveur des
légumineuses et vulgariser les méthodes incitatives de valorisation des pailles afin que
cesse leur exportation au-delà de l’exploitation.
Nous avons enfin montré la nécessité de recommander un système de culture
avec un b N positif afin de pouvoir créer une réserve azotée dans le sol et satisfaire ainsi
225
une des exigences premières de l’agriculture (d’une agriculture dont les agriculteurs, sont des
producteurs et non des spéculateurs) résumée par DELOYE et REBOUR (191iS) : “En
agriculture, l’irrégularité des conditions météorologiques engendre de très bonnes comme de
trés mauvaises annees. L’agriculteur doit profiter des premières pour reconstituer la provision
alimentaire du sol. Le meilleur placement, le meilleur coffre-fort, c’est encfore la terre Tout ce
qui lui est confié en vue de sa conservation, de son amdlioration physique ou chimmique, se
retrouve pour aider à “tenir” au cours des mauvaises périodes”.
226
C O N C L U S I O N
G E N E R A L E
228
La nécessaire augmentation de la production alimentaire céréalière de la zone
tropicale sèche impose la mise en oeuvre d’une stratégie d’économie de l’azote. Depuis
vingt ans, des recherches ont été conduites dans le laboratoire de Biochimie des sols du
C.N.R.A. de Bambey (Sénégal) pour baser cette stratégie sur la connaissance des bilans de
l’azote dans les systèmes de culture du Sénégal, pays très représentatif de cette zone
tropicale sèche.
Les différents éléments de ces bilans ont été quantifiés de manière précise grâce aux
techniques de marquage isotopique.
Les coefficients réels d’utilisation de l’engrais azoté (pourcentage de l’engrais
azoté consommé par les parties aériennes de la plante) sont en moyenne de 25 %
pour le mil et 35 % pour le maïs. Cet engrais a surtout pour effet de mobiliser l’azote du
sol qui constitue 50 % et 70 % de l’azote total absorbé (NdfS) respectivement par
le maïs et le mil fertilisés. Un pourcentage de 30 à 50 % de l’azote engrais est immobilisé
(NiS) dans le sol et susceptible d’être récupéré par les cultures suivantes. La part de l’azote
absorbée provenant de l’engrais (NdfF) est donc sensiblement plus élevée dans le cas du maïs
que dans celui du mil.
Pour économiser l’azote, une première approche consiste à réduire les pertes de
l’azote engrais, qui peuvent atteindre 40 % de l’apport. L’essentiel de ces pertes est
attribuable à la volatilisation, lorsque l’azote est apporté en surface. La technique de
localisation de l’engrais permet de les réduire très sensiblement, ou même de les annuler, et
d’accroître sensiblement le coefficient réel d’utilisation de l’engrais azoté.
Ainsi, la conclusion majeure de ces études de bilan est que, même en présence
d’engrais, la source principale de l’alimentation azotée des céréales, dans cette zone
tropicale sèche, est le pool d’azote mobilisable du sol qui est représenté par la valeur A.
Ce pool constitue, dans les sols de cette zone, un volant de sécurité essentiel au maintien des
réserves en azote assimilables du sol, que certai5 g
a ronomes désignent sous le terme de
‘pouvoir alimentaire azoté’.
229
Une stratégie efficace pour é!conomiser l’azote est fondée sur l’emploi de techniques
visant à maintenir ce pool à un niwau suffisant.
Grâce à l’azote 15, nous avons testé l’efficacité réelle des techniques recommandées
pour maintenir le niveau de ce pool. Alors que la paille de céréale enfouie n’accroît pas la
valeur A, lies apport,s de matière organique transformke (fumier, colmpost) contribuent
à maintenir le niveau de ce (pool. Ce sont des techniques efficaces, mais dlifficiles à
appliquer dans un contexte a.gricole où l’association agriculture-élevage reste marginale.
En définitive, la légumineuse fixatrice de N,, en rotation avec la céréale, peut être la
meilleure solution pour alimenter ce pool par sa biomasse racinaire, ses pailles restituées
directement (soja) ou indirectement par l’intermédiaire des animaux (arachide). Touitefois, en
ce qui concerne ce dernier point, on est confronté aux difficultés d’une valorisation de:: fumiers
(voir ci-dessus).
La quantification de la fixatiion de N, par la technique de marquage, appliquée à
l’arachide et (au soja., permet de mesurer l’effet des principaux facteurs qui la contrôlent. Nous
avons identifié en outre les voies d’amélioration de cette fixation de N, :
- choix variétal judici’eux (le ipourcentage de N, fixé varie chez le soja de 73 à 81 %
selon la ViNété) ;
- optimisation de l’alimentation en eau, car le pourcentage de N, fixé (NdfFix %)
tombe de 75 à 30 % sous l’effet de la sécheresse et ceci peut être aggravé par des apports
d’engrais en surface ;
- fertilisation phosphatée, dans ces sols souvent carencés en phosphore ;
- inoculation, lorsque le rhizobium spécifique fait défaut, comme c’est le cas pour le
soja. ;
- inoculation par des champignons mycorhiziens :Si le sol en est dépourvu ;
- contrôle de l’azote iminéra.1 dans le sol, qui inhibe la fixation de N, ; cette inhibition
peut être réduite en pratiquant les cultures associées cciréale-légumineuse. Toutefois, en ce
qui conc’erne ce dernier point, on Ipeut prévoir que par sC?Iection on obtiendra des variétés de
légumineuses dont la fixation de IN,, ne sera pas inhibée par l’azote minéral ;
- amendement organique par le fumier ou le compost (I’input net N, fixé est évalué
à 25 kg ha-’ pour chaque apport de fumier estimé à 60 kg N ha-’ en moyenne) ;
- amendement calcique par la chaux (I’input net N,, fixé est évalué pour chaque apport
de chaux ,à 20 kg N ha”).
230
La connaissance de l’ensemble de ces éléments a permis de quantifier les flux d’entrée
et de sortie au niveau de plusieurs systèmes de culture, à partir desquels il est possible de
définir une stratégie d’économie de l’azote.
II se confirme ainsi que, dans la zone tropicale sèche et pour les systèmes de culture
considérés, la légumineuse, outre sa contribution à la production oléagineuse (ou
protéagineuse) et fourragère, est la clé du maintien du bilan azoté des sols cultivés.
S’il est bien connu que l’engrais azoté est un facteur essentiel de la production
céréalière, son efficience dépend du maintien du pool d’azote mobilisable à un niveau
suffisant dans le sol.
Nous montrons, dans le cadre des résultats ici présentés, que ce maintien est
parfaitement possible pour des systèmes ceréale-légumineuse,
sans utilisation massive d’engrais
azoté.
Mais il faut bien être conscient du fait que cette conclusion n’est valable qu’avec des
systèmes de type semi-intensif, permettant des rendements moyens de l’ordre de une à deux
tonnes de grain pour la céréale, et de gousse pour la légumineuse. En effet :
- l’exportation d’azote par la légumineuse doit être inférieure à la fixation de N,, afin
d’entretenir le pool du sol, et ceci n’est compatible qu’avec un certain plafonnement des
rendements,
- les apports d’azote engrais au sol ainsi que toute technique visant à accroître l’azote
minéral et mineralisable sous légumineuse doivent être réduits de façon à ne pas limiter la
fixation de N, aussi longtemps que l’on ne disposera pas de variétés de légumineuses capables
de fixer activement N, en présence d’azote minéral (voir ci-d’essus).
234
B I B L I 0 G R A P H I E
Un certain nombre de rapports ou notes ronéotypés repérés ci-dessous par un
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* voir note en début de page 234.
256
A N N E X E S
. Liste des figures dans le texte
. Liste des figures en annexe
. Tableaux en annexe
. Figures en annexe
258
LISTE DES FIGURRS
Figure 1 : Carte geographigue du Sénégal précisant l’implantation des essais, des isohyètes (1930 à
1960) et de la zone de culture du soja et du rais.
Pigure 2 : Isohyètes correspondant à la p&iode 1968-1987 pour Dambey, Wioro et Séfa et 1972-1987 pour
Thilmakha. Pluviométrie atteinte ou dépassée à la probabilité de 50 %. Isotherues annuelles
et principaux climats d’apréJ ADAHS u (1965).
Figure 3 : Pluviométrie pouvant être atteinte ou dépassée à la probabilité de 20, 50 et 80 %. Stations
de Thilmakha et de Barbey. D’aprés DIAGRR et VANDIEXIMDY, (non publié).
Pigure 4 : Pluviometrie pouvant être atteinte ou dépassée à la probabilité de 20, 50 et 80 %. Stations
de Wioro et de Séfa. D’aprés DIAGRR et VARD-,
non publié).
Figure 5 : ScMua exprimnt les deux ~&Mes de dosage de l’azote 15. D’aprés GUIRAUD (1984).
Figure 6: Sci&a exprimant les deux principaux pools d’azote sol et plante, avec leurs inputs, outputs
et transfert d’azote. DIaprés WRTSRLAAR et GAHRY (1982).
figure 7 : S&&a d’interprétation du bilan de l’engrais azoté dans le système sol-plante.
:Figure 8 : Réponse du uil exprirtée en kg grain (KS) ha’, à l’application de doses croissantes d’azote.
A : sans compost ; B : avec compost. Essai au champ 1.
figure 9 : Réponse du mais exprimée en kg grain (H.S) ha’, à l’application de doses croissantes
d’azote. A : urée en surface ; B : urée en bande. Essai au chaq V.
Figure 10 : Réponse du mais exprimée en kg grain (H.S) ha”, à l’application de doses croissantes
d’azote. A : urée en surface ; B : urée en bande ; C : ur6e en poguet. Essai au champ VII.
Figure 11 : Réponse du rais exprimée en kg grain (H.S) ha”, à l’application de doses croissantes d’azote
- Rssai au champ VII.
259
Figure 12 : a (haut) : variation. des NdfF au cours du temps ;
b U=) : variation1 de N total et de NdfP au cours du temps.
A : sans coupost ; El : avec! compost.
90 N et 30 N : doses d’azote engrais apportées.
Essai au chaup 1.
Figure 13 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol sous culture de mil. Urée apportée
à 30 N et à 90 N sans compcst (A) et avec compost (B) . Bambey , essa:i au champ 1.
Figure 14 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol (NiS %) sous culture de mais. Dose
d’urée apportée à 100 kg IN ha’. Séfa, essai au champ V.
Figure 15 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol (NiS 8) sous cult.ure de mais. Dose
d’urée apportée 100 kg N Iha:‘,, Séfa, essai au champ IV.
Figure 16 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol (NiS %) sous culture de mais. Ibse
d’urée apportée 100 kg N ha-‘. Séfa, essai au champ VI.
Figure 17 : Histogramme des coefficieuts réels d’ut.ilisation de l’azote engrais (CHI %) d’une culture
de mais. Dose d’urée apportée 100 kg N ha ‘. Nioro, essai au champ IV.
Figure 18 : Histograrae des quantités d’azote engrais immobili.sé dans le sol (NiS %) sous culture de
mais. Dose d’urée apport& 100 kg N ha’. Nioro, essai au champ IV.
Figure 19 : Histogramme des pertes d’azote engrais hors du sol. cultivé en mais. Dose d’urée apportée
100 kg N ha’. Nioro, essai au champ IV.
Figure 20 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol (NiS %) sous culture de mais. Dose
d’urée apportée 100 kg N ha’. Nioro, essai au champ IV.
Figure 21 : Schéma du système utilisé en milieu contrôlé pour la détermination (des pertes par
volatilisation d’ammoniac à partir de l’urée ajoutée.
Figure 22 : Volatilisation ammoniacale de l’ur6e en fonction de la dose appliquée - Essais en milieu
contrôlé.
Figure 23 : Valeur de NdfS du mil sous l’action du compost et de l’urée. Bambey, essai au champ 1.
260
Figure 24 : Schéma exprimant le transfert d’azote de la culture de légumineuse à la culture suivante.
(d’aprés EENZELL et VALLIS 1977)
Figure 25 : Influence de la fume azotée sur le N total, NdfS, NdfP et NdfFix d’une culture d’arachide.
Bambey, essai IX.
Figure 26 : Origine de l’azote absorbe par une culture d’arachide. Baubey, essai IX.
Figure 27 : Absorption relative d’azote 15 par la légurineuse cultivée avec le mil. Baubey, essai
lysimétre X.
Figure 28 : Schéma d’interprétation des effets de la chaux et du fumier sur la régénération de la
fertilité azotée du sol. Thilmakha, essai au champ XI.
Figure 29 : Schéma d’interprétation des effets de la fume phosphatée en surface ou de la non fume
phosphatée (l’une évaluée par rapport à l’autre), sur l’efficacité syubiotigue d’un soja
affecté ou non par une secheresse post-floraison. Séfa, essais au champ XII et XIV.
Figure 30 : Relation entre NdfFix de l’arachide (kg N ha”) et la pluviotitrie (n an ‘) (en trait
interrompu variation conconitante de N total.
A3 : traitements 2, 3, 5, 6, 7 et 8, essai au chaup XIII
A2 : traitenents 4, 7 et 11, essai au chanp IX
AI : GANliY et WEY (1977).
Vigure 31 : Evolution en cours de cycle du soja, de N total et de NdfPix exprinés en kg N ha-’ en
présence ou absence de la funure phosphatée. RI, R5 et R8 : stades reproductifs - Sofa,
essai au champ XII.
Figure 32 : Variation du $ NdfFix, du % NdfS et du % NdfF chez le soja, l’arachide sous l’action de
différents facteurs : hydrigue (soja et arachide) ;inoculation par une souche Bradyrhieobim!
iawnicum t Glouus nosseae (soja) ; fwure azotée starter (arachide). Le diarètre des
cercles est proportionnel au N total des plantes. Les numéros (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
et (8) correspondent aux essais au chaq suivants : N* XII, XII, IX, XIII, XIII, IX et IX;
le nunéro (4) correspond a la référence (GANRY et al. 1982).
2 6 1
Fiqure 33 : Schéma exprimant les principaux inputs, outputs et transferts azotks dans un système
cultural léqumineust:-cérale.
Figure 34 : Schéma exprinant les principaux inpub, outputs et transferts azotis dans un système
cultural arachide41 &l.ioré à Bambey. Essais 1 et XIII en 1975.
2 6 2
LISTE DES FIGURES EN ANNEXE
Figure 1 A
: Pluviométrie de Bambey en 1975 et cycle végétatif du mil. Pluie cumulée tous les trois
jours. Pt = prélèvement de plantes ; Nl, 82 et N3 = apport urée marque avec 15N sur mil.
Essai au champ 1.
Figure 2 A : Pluviométrie de Bambey en 1977 et cycle végétatif du mil. Pluie cumulée tous les trois
jours. N2 et N3 = apport urée marquée avec 15N sur mil. Essai au champ II.
Figure 3 A
: Pluviométrie de Dambey en 1980 et cycle végétatif du mil. Pluie cumulée tous les trois
jours. Pt = prélèvements de solution du sol. N2 et N3 = apport sulfate marqué avec 15N
sur mil. Essai au champ III.
Figure 4 A
: Pluviométrie à Nioro en 1978 et cycle végétatif du mais. Pluie cumulée tous les trois
jours. N2 et N3 = apport urée marquée avec 15N sur mais. Essai au champ IV.
Figure 5 A
: Pluviométrie à Séfa en 1983 et cycle végétatif du mais. Pluie cumulée tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 apport urée marquée 15N sur mais. Essai au champ V.
??
l?igure 6 A
: Pluviométrie à Séfa en 1984 et cycle végétatif du mais. Pluie cumulée tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 = apports urée marquée 15N sur mais. Essai au champ V.
Rigure 7 A : Pluviométrie à Séfa en 1985 et cycle végétatif du mais. Pluie cumulée tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 = apports urée marquée avec 15N sur mais. Essai au champ VII.
l?igure 8 A : Pluviométrie de Thilmakha en 1983 et cycle végétatif de l’arachide. Essai au champ IX.
:Figure 9 A : Pluviométrie de Banbey en 1974 et cycle végétatif de l’arachide. Essai au champ IX.
Pigure 10 A
: Pluviométrie de Bambey en 1975 et cycle végétatif de l’arachide. Essai au champ XIII.
:Figure 11 A : Pluviométrie de Séfa en 1980 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Essai au champ XII.
Figure 12 A
: Pluviométrie de Séfa en 1981 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Essai au champ VIII.
263
Figure 13 A
: Pluviométrie de !%fa en 1982 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Essai au champ XIV.
Figure 14 Aa : Plan d’une parcelle principale. Essai aux champ 1.
Figure 14 Ab : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ 1,
Figure 15 A
: Plan des sous-parcelles azote 15, Essai aux champ II et III.
Figure 16 A
: Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ IV, V, VI et VII.
Figure 17 Aa : Dispositif de l’essai azote 15 au champ (cinq variétés de soja et deux cultures de
référence à deux niveaux d’azote). Essai au champ VIII.
Figure 17 Ab
: Plan d’une sous-parcelle azote 15. Essai aux champ VIII.
Figure 17 Ac : Dispositif de l’essai rendement (cinq variétés ‘de soja à trois niveaux d’azote). Essai
au champ VIII.
Figure 17 Ad : Plan d’une parcelle de rendement (essai rendement). Essai aux champ VIII.
Figure 18 A
: Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ IX et XIII.
Figure 19 Aa : Plan des parcelle principale et sous-parcelle azote 15. Essai aux champ XI.
Figure 19 Ab : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai au champ XI.
Figure 20 A
: Dispositif expérimental de l’essai au champ XII.
Figure 21 Aa : Plan d’ensemble dje l’essai. au champ XIV.
Figure 21 Ab : Plan d’une parcelle princi,pale. Essai au champ XIV.
Figure 21 Ac : Plan d’une sous-parcelle. Essai au champ XIV.
264
Tableau 1A : Analyse statistique de la pluviométrie (d'après
DIAGNE et VANDERSCHMIDT, non publié)
STATION : THILMAKHA
PERIODE : 1972-1987
PLUIES ATTEINTES OU DEPASSEES EN XWl
Décade
Minimum
8 ans/10
5 ans/10
2 ans/10
Maximum
1
0
0
0
0
0
Mai 2
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
1
0
0
0
4.3
36.7
Juin 2
0
0
0
16.2
37.0
3
0
0
1.8
25.1
53.0
1
0
0
11.8
24.4
45.8
Juil. 2
0
0
19.1
39.6
88.0
3
0
6.2
21.5
49.4
147.0
1
0
9.8
51.7
90.6
221.0
Août 2
0
3.4
20.9
55.3
83.5
3
2.0
17.9
47.7
87.9
161.2
1
0
18.5
38.3
63.2
82.5
Sept. 2
0
6.4
33.8
51.8
1OQ.O
3
0
1.4
10.1
39.3
14'9.7
1
0
0
7.5
20.2
34.0
oct. 2
0
0
0
10.6
23.5
3
0
0
0
0
11.0
1
0
0
0
0
0
Nov 2
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
-
-~
ANNEE
206.1
250.2
327.3
436.8
593.7
Tableau 1A : Analyse statistique de la pluviométrie (d'après
DIAGNE et VANDERSCHMIDT, non publié)
STATION : BAMBEY
PERIODE : 1968-1987
PLUIES ATTEINTES OU DEPASSEES EN mm
Décade
Minimum
8 alTlS/lO
5 ans/10
2 ans./10
Maximum
1
0
0
0
0
1.1
Mai 2
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
1.7
1
0
0
0
1.3
,47.8
Juin 2
0
0
0
8.1
iB1.5
3
0
0
0.4
23.1
44.1
1
0
0.2
8.1
42.6
.67.2
Juil..2
0
1.1
19.1
62.0
89.6
3
0
18.1
35.6
75.8
'38.2
1
0
1.7.9
38.8
95.3
1,41.3
Août 2
0
14.0
48.8
97.1
186.2
3
7.0
24.0
41.9
102.8
157.4
1
9.4
25.7
61.5
120.9
161.8
Sept.2
5.6
17.1
46.2
79.7
1'77.9
3
1.8
6.9
20.2
80.4
1.57.9
1
0
0.1
9.4
25.7
35.9
oct. 2
0
0
1.8
18.1
50.8
3
0
0
0
1.1
54.0
1
0
0
0
0
0.8
Nov. 2
0
0
0
0
0.6
3
0
0
0
0
25.1
ANNEE
316.6
378.4
438.5
553.1
695.6
266
TABLEAU 2A : Analyse statistique de la pluviométrie (d'après
DIAGNE et VANDERSCHMIDT, non publié
STATION : NIORO DU RIP
PERIODE : 1968-87
-
PLUIES ATTEINTES OU DEPASSEES EN mm
Dkade
Minimum
8 ans/10
5 ans/10
2 ans/10
Mimimum
1
0
0
0
0
0
Mai 2
0
0
0
0
10.3
3
0
0
0
0.9
15.3
1
0
0
2.0
30.8
76.7
Juin 2
0
0
5.8
33.0
145.5
3
0
2.2
24.4
34.0
86.3
1
4.0
10.5
34.7
59.9
78.7
Juil. 2
0
16.8
54.4
101.8
171.3
3
0.1
22.9
58.5
114.7
167.5
1
4.5
27.4
66.9
99.1
253.0
Août 2
5.7
20.7
54.8
120.2
171.6
3
16.2
26.3
73.6
144.5
237.0
1
7.4
24.2
70.4
119.5
148.1
Sept. 2
9.7
33.6
64.4
118.0
140.7
3
0
8.4
27.8
70.1
84.9
1
0
4.6
15.5
41.1
100.0
oct. 2
0
0.3
12.0
30.9
47.7
3
0
0
0
0
14.5
1
0
0
0
0
0
Nov. 2
0
0
0
0
0.4
3
0
0
0
0
55.0
417.5
821.6
1015.8
BIBLEAU 2A : Analyse statistique de Ila pluviométrie (d'après
DIAGNE et VANDERSCHMIDT, non publié
STATION : SEFA
PERIODE : 1908-1987
PLUIES .A'l?TEINTES OU DEPE'ASSEES EN nm
Dkcade
Minimum
8 ans/10
5 ans,/10
2 ans/10
M:aximum
1
0
0
0
0
1 4 . 4
Mai 2
0
0
0
1.1
7 . 1
3
0
0
2 . 7
2 3 . 4
8 2 . 1
1
0
8 . 7
1 8 . 5
53..6
79.3
Juin 2
0
1 . 2
2 0 . 2
48..7
7 7 . 5
3
0 . 2
6 . 8
4 0 . 7
6 0 . 7
141.5
1
5 . 7
2 6 . 7
6 7 . 1
97<,1
1 6 6 . 2
Juil.2
2 2 . 1
39.8
91.0
128.,9
2 2 6 . 4
3
1 6 . 6
4 6 . 1
92.5
134,,6
5 0 3 . 6
1
4 . 3
4 5 . 6
68.1
129.,8
1 7 2 . 0
Août 2
1 . 8
3 7 . 0
8 3 . 6
114.,4
1 6 7 . 4
3
1 8 . 2
4 8 . 5
1 2 1 . 6
176,,2
289.0
1
3 5 . 5
41.0
8 1 . 2
144.,2
188.2
Sept.2
4 . 3
4 4 . 8
72.9
123,.7
151.9
3
7 . 0
2 8 . 1
5 7 . 4
73,,0
141.8
1
0
7 . 4
29.6
48,,9
:Lo5.5
Oct. 2
0
6 . 7
20.9
43-S
7 6 . 5
3
0
0
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6 4 . 1
1
0
0
cl
3 ,, 6
2 6 . 8
Nov. 2
0
0
0
0
0 . 5
3
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0
0
4 0 . 3
-
-
-
-
-
.
--.---
-y---
ANNEE
6 4 8 . 2
745.7
959.6
1 0 8 8 . 7
1 4 8 4 . 2
-
-
-
-
-
-
-
-
I_
-
-
-
-
-
-
268
:Tableau JA
: Quantité et pourcentage ae l'azote 15 de l'engrais marqué aosorbé à trois
stades végétatifs dans la plante entière - Mil variété. syn.1. Bambey, essai I
I
/ Poids sec 1 N total
E %
NdfF X
Q 15N ’
CRU%
;
kg ha-l ,
kg ha'1
g ha-1
I
1
i
7.46
0.091
2.8
6.94
1
3. 7
i
--_ ' -~--
I
6.52
0.117
3.6
7.60
!
s4.0
i
/
7.53
0.267
8.3
l
I
6.98
11.6
; 26.19
f 4.6
;
I
L-
)
923.0
)
22.98
0.324
0.548
17.1
91.34
16.1
/
32.5
1314.79
1
18.5
1
-i.--I
1.133
35.3
/ 293.31
'
17.2
)
/
0.247
7.7
0.347
10.8
/ .$2
14.2
1208.91
/
12.2
I
i
I
W
+
1.2 1
3200.0
1
l
45.77
I
o-455
9 0 N
I
I
I
l
I 0
i 2398.5 1 32.69
) 0.599
1 18.7
j 195.9 i 11.5 /
l
1
-!
I
Pour les données .concernant l'azote apporté, voir tableau 5pogo 39.
Le témoin ON donne.en N total kg ha- Lrespectivement avec et sans compost : démariage : 6,2 et 5,:. ;
montaison : 17,2 et 7,l ; épiaison : 19,Q et 8,0.
Chaque valeur est la moyenne de 5 répétitions.
269
Tableau 44 :
- - - -
Quantité et pourcentage ae l'azote 15 de 1 'enqrais marqué absorbti! dans les
deux principaux Organes du mil variété syn. 1 au stade floraison. Bambey,
essai 1.
------
._-
~~---
.-
Poids sec ' N total
I
Q :bN
I
/
I
E%
NdfF %
kg ha-l
/
kg ha-1
- - . - - - - - - - + - - - - --_ 1 g ha-l / CPU %
---..------ /
I
I
3073.3 31.28
/
o"134
4.2
1 4I.76
1
4.42
l
I
I
'
30N
+- ---~ -_-__-- -._------
- + -.----. ;-
- /
2
I
I 0
21245.9 15.93
1 0.302
I
9.4
1
48.05
I
5.08 i
I-. -----I L + - - - - - / -
-
-j---.1
4055.6
' 46.77
' 0.531
1
16.6
1 248.53 t
a.77
l i=
-.-~- I
9 0 N
-
-
-+-----I
-
-
- ; ----. /
l
L---_-:
3554.1
'
i33.00
' 0.612
/
19.1
l
201..9
l
7.12
-
-
-
- l~~l_~-~-j
--;----;
-
I
/
!528.2
I
7.09
' 0.632
l
19.7
I 44.83
I
4.74
I
-
-
-
- l----+--++__+
I
30N
I
445.3
l 6.43 I 0.693 / 21*g t 44.56 t 4.72
1
i
-
-
-
- 1----l----
-++
I
!316.7
I
:15-g4
1 0.967
1 30.1
I
154-22
1 5.40 ,
I
90 N
---~ ---~~.~--'
l
I
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l
I
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!311.1
I
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1
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I
42.7
I
2oi!*7g
i 7.15
I
-
-
-
- ~l_l -.--
~ ~- ----./.-___;
3601.5
1
38.37
1 0.226
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I
9.1
I
--.-+
30 N
--+~~~~____~____.j
/
-1
2691.2
I
22*36
I
o.414
1
12-g
I
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/ 9.80
t
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-.-_ ---_
----.
~~I
I
1
I
/
k989.9
1 62.71
'
0.642
/
20.0
1 402.75
/ 14.2
l
--.-- l ---_.- l
90 N
---~ j---_/_----.j_+
I
l
/
)
4465.2 '
47. 78
j 0.847
/
26.4
' 404.69 ' 14.3 /
IL___ 1
I
I
I
1
I
.----_-_-.--I_.---,-I___I-- I
/
---.l_--l_-
Pour les données concernant l'azote apportévoir tableau 5 pas@ 79
Le témoin ON donne,en N total kg ha-l ,pour la plante entière,respectivement avec et sans compost :22,5 et 10,1.
Chaque valeur est la moyenne de 5 répétitions.
270
Tableau 5A
--~ : Quantité et pourcentage de l'azote 15 de l'engrais marqué absorbci dans
I.es principaux organes du mil variété syn. 1 au stade de maturité. Bambey,
essai 1.
--
-7
' Poids sec
N total
Q
15N
’
,
E %
NdfF %
g ha-l
!
:RU
%
j
kg ha-l
kg ha-l
r
-
-
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---
---I
+
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T
0.298
9.3
59.29
1
6.27
:
- -
/
-
-
-
: .---__---
a:
j 30N
-4
/
0
'
3548.0
12.46
0.421
13.1
52.40 j
5.54
;
1
+
'
8895.3
56.43
0.626
1 9 . 5
353.52
12.47
i
90 N
-L---q
.- I
I
0
'
6628.9
27.38
0.604
25.1
220.28 (
7.77
j
-
-
_-.-+
-4
+
'
1244.8
10.51
0.387
12.1
40.71
4.31
j
30 N
-
-
--~ l
1
I
0
'
686.6
6.33
0.574
17-Y
36.34
3.85
j
I
-.
I
/
+ '
1603.0
14.50
0.777
24.2
112068
3.97
/
90 N
---/ -
- -__/
I
-
0 '
1262.2
11.40
1.170
36.5
'
133.,47
4.71
'
I -- --+
I
+
’
1 3 9 2 . 0
1 9 . 3 0
0.362
11.3
i 69.84
7.39
i
30 N
+- - - - -
I
0
’
1 1 3 0 . 0
1 4 . 3 2
0.645
20.1
92.35
9.77
/
_---/
I
+
/
2154.0
3 2 . 9 4
0.920
28.7
303.12
10.69
I
i
90 N
1
1 8 9 6 . 0
27.60
1.200
37.4
331.15
y 11.68 1
I_
~-- I-m_t
8185.6
49.70
0.342
10.6
1 6 9 . 8 4
18.0
1
(
/
30 N
-_I- -
-
-
I-
5364.6
33.11
' 0.547
1 8 1 . 0 9
1 9 . 2
I
-
-
-
-’
12652.3
103.87
; 0.741
23.1
7 6 9 . 3 2
.?7.1
I
90 N
~-
9787.1
66.38
-~
Pour les données concernant l'azoteapporté voir tableau 5f~uy4 43 a
Le témoin ON donne,en N total kg ha-l,pour la plante entière,respectivement avec et sans compost : 36,7 et lg,4,
Chaque valeur est la moyenne de 5 répétitions. Les rendements M.S. sont ceux obtenus dans la nparceile de
prélèvement pour rendement M.S. en cours de cyclelt (figure 14 Aa en annexe).
271
Tableau-*/4 : Quantité et pourcentage de l'azote 15 de 1'engral.s marqué absorbé dans les
quatre
principaux organes du maïs. f)éf'a, essai V, 1983.
-~---
-.--
~~-------
-Ï
l
I
Poids sec
N total
Traitement
Q 3.5N
i
E%
% Ndff 1
CRU %
kg ha-1
kg ha-l
g ha-l
---.-- .---.- I.--._-_ I
I
L-
.I ---‘-----
I
50.57
/
2.52
52.3
1
1274.28
26.49
'C.'Z
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-~_
l
-----__--.- .~--.j.-+----
- - - - - - -
LZ‘5
/Bande
4308.04,
63.10
1
2.86
l 59.4 1
1804.70
37.50
I
---__-__-.~ .----)
j-----l-l_l
-j
$ ISurface 1
2508.78
22.49
59.6
1
645.46
IA
13.41
2+5 1
I
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-
-
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I
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-
-
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3
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2
1Bande
I
2866.66’
27.59
1 2 . 9 7
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752.00
15.62
-
I .--.1.
L-_-1 -.-
lb-face 1
1523.30’
6.34
I
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49.8
1
L52.2
3.16
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R:
cz
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I
2068.90
8.37
1 2.71
I 55.3 I
229.89
-1
4.77
--- L-1
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- - - - - - -
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1007.80
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I
72.00
1.50
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I
- - -
I 2*4g
-1.
k-
--~---.-
.---
.I
IBande
1284.40
--.-+
--- 4.01 1 2.70 I 5’6.. 3 1 1118.44 i 2.25
I
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------j.-.-~_+----l------
.I
8410.99
82.29
54.0
l
21.43.9
5 .- L
2,c>
.--- _----
./.
1 2.60
-------.--
,-._---1.
/ 44-60
-+---- ---_l
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' /Bande
10528.00
103.07
/ 2.81
l 58.4 I
2895.13
i 6 0 . 2 2
I
-~---
I
-..-_-.-------..--~---
!-
l
l
~---~-- .---.--- -
Azote apporté
= 100 kg N ha-1 sous forme d'urée avec E % = 4.81
Le tdmoin ON donne 19,12 kg N total ha-1 pour la plante entière.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
272
Tableau 7A : Quantité et pourcentage de l'azote 15 de l'engrais marqué absorbé dans les
quatre principaux organes du maïs, Séfa, essai VI, 198~.---,_ --.-
l-
l
N total
Q 15N
Traitements
Poids sec
1 E% / NdfF%i
/
CRU%
/
kg ha-l
kg ha-l
g ha-l
l
I
I
l
I
l
;-----:
Surface 1
2870.0
971.33
j i 1.8.80
2
.r2
Bande
3508.9
1752.78
’ 34.35
”
I---J
Poquet
4046.7
62.67
2040.11
-
-
2227.8
54.91
472.55
2622.2
64.27
733.89
/
I
i.4.48
2818.9
61.48
817.11
i6.01
--i
Surface
943.3
3.69
51.73
95.89
1.85
’
-
-
,--.
s
m
Bande
1280.0
6.01
61.08
184.55
i=
Poquet
1480.0
6.43
59.09
’
191.11
j
3-77
j
Surface
964.4
3.33
47.15
’
79.00
I
1.53
’
-
-
-
-
-
VI
Bande
1080.0
3.87
2
I- 3.31
65.86
128.00
d
I
Poquet
1181.1
3.9ii
123.89
i 2.45
i
.-
‘_---.-...-
Surface
7005.5
64.95
/- 2.33
46.36
1513.44
j 31.35
- --~
65.46
2793.89
I
!i4.98
=I
l
Id-
/p1-----
s
1 Poquet
(
9415.5
I
1.01.59
1 3.12
62.08
1 3169.55
1
62 .
113
Azote apporté
= 100 kg N ha-l sous forme d'urée avec E % = 5.03
Le témoin ON donne 9,61 kg N total ha-l.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
2713
Tableau 8A : Quantité et pourcentage de l'azote 15 de l'engrais Inarqué absorb6
dans les
I_--.
cluatre principaux organes du maïs, séfa, essai VII, 1'385.
4
I
I
/
l
I
I
l
I
-1
1
Traitements
1
Poids sec
I
N total
1
EO
;
N dfF % ;
Q 15N
CRU %
kg ha-i j
kg
i-r1
l
--I_-.-
I
) 2 -ha-1
-
.- -
j-----;;.,,,, 1
2567
l
34.78
i
2.47 j 50.48 ;
860.00
17.14
I
I
.-- l_y----I --__ I
I---- !-
3078
32.91
-
-
-
-
3567
34.30
--
I
I
,Surface t
1567
--
--
4.32
-
1667
6.10
-
-
~-
-
1944
7.69
-
L-
Surface
911
1.57
I -- _--
-
989
2.73
-
-
-
-
1211
3.64
-
-
--
1033
1.43
-
-
-
1300
5.17
-
-
-
1644 --
5.09
-
6078
24.46
-
7033
46.91
-
-
.
-
8367
50.72 i
Azote apporté
= 100 kg N ha-l
sous forme d'urée avec E % .= 4.90.
Le témoin ON donne 6,44
kg N total bit-1.
Chaque valeur est la moyenne de 6 réptititions.
Tableau .9& : Quantité et pourcentage d'azote 15'de i'engrais marqué immobilisé(NiS)dans les différents horizons du sol. Bambey,
essai 1.
1
- lI
30 N
1 Horizon
1
I
I
Avec compost
Sans compost
Avec compost
Sans compost
Ntotal ' E X 1 Q 15N : NiS %
:g ha-1 1
, g ha-l
--Y .I.
1
O-20
)0.270) 811 ' 0.053 ' 431 ' 45.6
640
1 0.151 [ 968
34.2
i
I---+-+-
I
1-+--
./. -
-
i 20-40
[0.169]
541
) 0.019 ( 102
( 10.8
469
( 0.035 ' 165
5.8
---__-
--L..-'-.?-
i 40-80
10.152; 974
10.010 1
95
1 10.0
813
1 0.020 f 165
î
5.a
I.--
-I-I-I-
) 80-120
0.103 1 656
1 0.000 1
2.6
I
II II
I
I
I
I
!
I
I
I
I
I
I
I
.-
1 Tati!1
71 0
II.3
! 60.3
!
\\
50.5
\\
I 48.4
1 O-120
I
I
I
I
I
l
I
I
I
Pour les données concernant l'azoteapporté voir tableau SPUyc3 +J*
N % du sol en début d’expérience (1971) : 0,021 < N % < 0,024.
Chaque valeur est la moyenne deS répetitions.
Tableau
: Quanti té et pourcentage: d’azote 15 de 1 ‘engrais marqué immobilisé (MG) clans les cilffe’rents horizons du sol
s o u s maPs . Séfa, e s s a i \\J B 1383.
I
I
En surface
1
l
En bande
I
'
Horizon
I
I
I
'
N total
I
I
/
Q 15N
' N total j E %
cm
i
N%o
E %
I
MS %
i Q~~N
I
1
N%o
RiS % j
'
I
' kg ha-l j
, gha-l ,
kg ha-l
,
gha-l
,
I
I
l
I
I
i
l
I
I
I
I o-15
1
0.270
I
620
I
0.157
I
973
I
20.2
, 0.270
l
6 1 9
I
0.151
' 936
1
19.4
I
1
l
I
l
I
I
I
I
f-
I
I
I
I
I
1
l
1
l
1
I
I
15-30
1
0.270
I
624
I
0.035
I
2 1 8
I 4.5
, 0.269 ,
617
I
0.038
i 234
I
4.9
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
..-
!
!
!
I
1
I
l
l
I
I
l
t
I
I
I
I
30-60
i 0.255
i
1170
1
0.0172
1
201
I
4.1
1 0.255
1
1170
I
0.0181 1
212
l
4.4
1
I
I
I
I
I
I
I
l
I
l
I
I
I
I
l
I
l
I
I
I
I
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l
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i 0.260
/
1092
l
0.0129
i
140
i
2.9
i
0.290
i
1134
i
0.0108 l
122
I
2.5
I
ul
I
I
l
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l
l
I
I
1
I
l
I
I
l
I
I
i
I
I
l
I
l
1
go-120
I
0.259
/
1103
/
0.0108
I
119
1 2.5
1 0.271
l
1154
l
0.0113 i
130
i
2.9
1
l
l
I
I
I
l
l
I
I
l
1
I
I
I
I
l
I
l
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I
0.250
I
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a.0168
I
1869
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3.5 ! 0,300
I
1260 ,
0.0168 !
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1
4.4
/
l
I
I
l
I
i
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l
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I
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I
I
l
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l
I
I
I
I
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'
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I
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I
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I
l
1
I
38.3
l
I
I
I
l-
I
I
I
l
BT,T+e
I>L"I
ajporté : vûir tableaü
6# .
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
T a b l e a u Ii,4 : Q u a n t i t é e t p o u r c e n t a g e d ’ a z o t e 1 5 d e l ’ e n g r a i s m a r q u é immobi lisé(NIS) d a n s l e s aifférer;ts horizons a u sol
s o u s m a ï s . Séfa, essai VI, 1984.
I
I
I
I
Surface
Paquet
I
I
Horizon
/
I
Bande
I
I
I
I
I
I
l
E %
'
I
c m
1
N 46,
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1Q15N INiS% I N%o
I N total; E %
i Q 15N 1 NiS % 1 N %,
/ N total i
1 Q 15N
1
NiS % i
I kg ha-l
l
,
I
g ha-l I
I
,kg ha-l
I g ha-l1
I
,kgha-1 ,
, g ha-l l
l
I
l
l
I
I
I
l
I
I
I
l
l
I
l
l
I
I
o-15
1 0.286
1
656
I
0.119
1 783 1 15.5 1
0.270
/
620
1 0.118
I
732
I
18.6
I 0.282
1
647
l 0.125
i
809
1 16.7
1
l
1
I
I
I
l
I
I
I
I
l
I
l
I
I
I
-
-
I
I
I
I
I
I
l
l
l
I
l
I
I
I
I
l
15-30
1 0.269
1
617 1
0.024
1
148 1 2.9 1 0.234
1
537
1 0.0366
1
196
1
4.2
1 0.264
1
606
I 0.029
l
176
1
3.0
1
l
I
I
l
I
l
I
I
l
l
I
I
I
I
I
I
I
-
-
l
I
l
I
I
I
I
I
I
l
l
I
l
I
I
I
30-60
1 0.297
1 1363
/
0.0136
1
185 I 3.8 1
0.273
1 1253
1 0.0141
1
177
1
3.7
I 0.295
I 1354
; 0.016
;
217
I
4.3
1
rd
I
I
I
I
L---~-l
I---I
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I
I
I
I
I
I
2
I
l
l
l
I
I
I
I
I
l
I
I
60-90
1 0.306
1 1285
I
0.0166
/
213 I 4.2 I
0.283
I 1189
1 0.0157
/
187
/
3.7
1 0.288
1 1210
I 0.010
I
121
1
2.8
(
I
I
I
I
L--~-l
I
I
l
I
I
I
I
l
I
/
l
l
I
l
I
l
l
I
l
I
I
l
l
l
go-120
I 0.293
I 1248
I 0.0134
1
167 1 3.3 1 0.272
1 1180
1 0.0120
1
142
1
2.8
I 0.279
l 1188
I 0.015
I
178
I
3.6
1
I
I
I
I
I
l
l
l
l
I
l
l
I
I
I
I
I
- - - - - ~- -I_-
I
1
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1
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i
I
I
l
I
I
I
l
i
I
I
I
I 120-150
0.278
1168
0.0095
111 2.2 1
0.276
1 1159
1 0.0101
1
117
1
2.5
1 0.269
1 1130
0.010
I
113
1
2.3
1
I
I
l
I
I
l
-
i
-
I----I L----I
I
I
I
I
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I
I
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I
I
Total
I
l
I 6337
/
1 1607
1 31.9
1
; 5938
:
1551
35.5
1 6135
1 0.026
1 1614
1
32.7
1
I
O-150
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
l
I
I
I
I
Azote apporté: voir tableau 7A.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
-.
---
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---
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---
55
---
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1
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2 :> UD
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---
2 :: ::
Tableau 13k~ : Quantité et pourcentage ae l'azote 15 de l'engrais marqué absorl%
dans les différents organes du ma.î S
Nioro, essai IV.
Grains
Rachis + Spathes
Tiges + feuilles
Total plante
-1
'oids
Wotal
E %
NdfFiQ15N 1.
oids
Itotal
Poids
Kota11 E % T
Poids Ntotal NdfF 1 QlsN,,
-Iial."Ajl
,ec
!CRU X
e c
CRU % sec
‘9
1
I
l
sec
l
(CRU % kgN t
'g
:g ha-l
kg ha-
g ha-11
g ha-1 la-1 I
;;-1 1
kg
kg
kg 1
I
a-l I
-
_/ .
Hha-1
'ha-1
ha-l
ha-l 1
-I-
- / - -
-
-
-1-F
I
52.6
1.84
42
967 121.2
1702
Y-7l-E
.
40
124 2.7
2807
24.3 1 1.78
41
1 434 19.5
8219
84.0 1 1.81 i - j - i - 33.4
147 1
/
l
I *
I
I
I
l
l
I
59.2
1.75
40
1037 122.8
1635
6.6 1 1.81
42
129 2.6
2918
22.21 1.71
39
1 380 1 8.9
8593
88.0 1 1.75
40 11540 33.8
155 )
I
I
I
l
I
l
l
I
44
41
134
I
3769
55.9
1.90
1062 123.3
1858
7.6 1 1.78
2.9
2860
25.0 1 1.75
40
j 438 j 9.6
8487
88.4 / 1.84
42 / 1627
35.7
143 1
I
I
I
I
I
l
I
I
131 )
lu
58.6
2.00
46
1172 125.7
1587
5.3 1 1.83
42
97 2.1
3024
24.0 ( 1.80
41
) 426 1 9.3
8530
87.9 1 1.93
44 11697 37.2
I
2
l
I
I
l
I
l
I
3968
57.7
1.81
42
1045 122.8
1788
6.1 1 1.74
40
107 2.4
2893
21.6 1 1.65 I 38 1 340 ) 7.5 8649 84.7 1 1.77 41 11498 32.9 152 1
I
l
l
l
I
I
I
I
3723
57.3
1.88
43
1080 123.7
1695
6.4 1 1.75
40
112 2.5
2941
21.01 1.77 l 41 (372 18.2 8359 84.9 1 1.84 42 ( 1561 34.3 143 (
I
I
I
I
I
I
l
I
I
63.1
43
1186 126.0
1696
6s7 ) 1.74
40 ) 116 2.5
24.4 1 1.73 I 40 1 422 1 9.3
8938
94.2 1 1.83
42 11723 37.8
144 )
-
l
I
I
L
-+-
_I-
/-
) Moyenne
8539
87.4 1 1.83
42 11595 35.0
I
I
I
I I
Azote apporté = 105 kg ha-l
E % = 4,34
sous forme d'urée.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
O-20 cm
20-40 cm
I
40-80 cm
I
80-120 cm
'O-120 cm
1 Ntotad
E %
1 Q 15N 1
1N total
E %
IQ 15N /
<
-
-
/
/
!
!
!
!
!
i
I
l
l
/2 i
I 790
0.077 1 605
1
13.2
I 540
I 0.0661 3 5 9 17.9
( 920
(0.030 1 28
1 6.0
i
I 970
0.019 I 18
/ 3.9
I
l
I
I
l
l
I
l
I
I
l
I
l
i
3 /
j
!OU
0.015 !
15
j 3.1
/
I
0.093 I 654
/
14 2
/ 570
t 0.0531 303
1 6.6
1870
10.043 1 34
i 7.3
i
! 980
I
1.
I
I
I
/
I
/
I
1
1
1
I
I
i4 /
i 795
0.076 / 605
j 13.2
i 525
1 0.048/ 288
16.3
1870
10.031 1
I 27
1 6.0
1
/ 920
0.022 i 20
/ 4.4
/
!
l
I
1
!
15 i
/ 756
0.079 i 598
1
13.1
/ 535
1 0.0591 317
) 6.9
/
920
iO.030 i 28
1
l 6.0 i/
;
i 930
0.022 / 20
j 4.3
30.3 1
i
/
l
1
/
l
l
l
l
l
I
I
l
l
i i i i
I
!
16 I
j 765
û.ûi3 / 56û
/
11.9
/ 565
/ 0.0461 261
/ 5.7
/
j980
10.026 / 25
1 5.4
1
/ 950
rO.û20 / 19
j
4.1 1
27.1
i
I
1
1
I
I
1
I
I
I
I
I
I
I
I
I
/
/7 I
! 780
0.077 1 598
i
13.0
1 545
1 0.055) 299
1 5.9
1
/ 850
iO.032 i 27
1 4.7
1
1 910
) 0.020 i
18
i
3.9 / 27.5
i
1.E
1
j
l
/
13.;
I
l
16.5
/
1
I 5.9 I
/
I
l
i4.i i29.7
1
__-__.j-_-L
Pûüï 1eS dûlï&eS ~unc,erwin~ 1 ‘&Zûte àppûïté Vûiï tiibleaü ij#,
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
Tableau 15 A : Influence de la variété et de fertilisation azotée sur le rendement M.S et N total du soja au champ. Séfa,
a-....*
ca>a I 11:: *
Traitements
Sous-traitements
principaux
engrais azoté
Grains
Pal: es
Grains + Pailles
variétés
M.S.
N total
N i
M.S.
N total
N %
M.S.
N total
kg ha-l
kg ha-l
kg ha-l
kg ha-l
kg ha-l
kg ha-1
kg ha-l
-
~
0
1708
107.7
6.31
3655
26.6
0.73
5363
134.3
44/A,'73
1;:
1817
115.7
6.37
E:
30.4
0.72
6052
146.1
1955
133.9
6.85
37.7
0.89
6206
171.6
0
1122
69.0
6.15
1695
14.1
0.83
2817
83.0
4173
1;:
1202
74.1
6.16
1765
14.3
0.81
2967
88.4
1312
86.3
6.58
2541
24.2
0.95
3853
110.5
0
1650
112.7
6.83
4199
30.3
0.72
5840
143.0
6321
156.7
22/72
100
1809
1988
123.4
139.4
6.82
7.01
4512
5147
33.3
36.1
;::i
7167
175.5
0
1593
113.9
7.15
4620
31.8
0.69
6212
145.7
26/72
100
1944
139.0
7.15
4193
28.0
0.67
6137
167.0
1886
141.6
7.51
5190
44.0
0.85
7076
185.6
0
1681
111.6
6.64
20.5
0.65
4816
132.1
JUPITER
1::
1765
119.1
6.75
:E
25.1
0.66
5581
144.2
1757
123.8
7.05
4240
27.5
0.65
5997
151.4
p.p.d.s(2) entre les traitements principaux
à l'intérieur d'un même SQUS-
240
17.9
837
9.4
994
23.9
traitement.
p.p.d.s
entre les sous-traitements Zi
l'intérieur d'un même traitement
253
19.0
796
9.3
965
24.8
principal
p.p.d.s
entre moyennes des traitements
173
12.7
748
8.1
861
17.9
principaux
p.p.d,s
entre moyennes des s/traitements
113
8.5
356
4.1
432
11.1
{lj pailles = feuilles + tiges + cosses
(2) p.p.d.s à P = 0.05
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions
Azote apport6 : voir tableau 16A.
Tableau 16A : Silan cie l'azote dans cinq variéLés ae SOJA c.ultivtjëS
aü champ a deün fijveaü;< a'azotc (2U i'j et ?OU !uj.
Sefa, essai Viii.
Variété
Organe
Rendement
N total
(3 15#
NdfF
CRU
Valeur
NdfFix
Ggrej 5 ,-zatc
-
~~~~ _hlbg ha A-1 --
kg M.S. ha - 1
N kg ha-1
%
kg ha'l
%
g ha-i %
kg ha-i %
Sol + fixation
Fixation
%
kg ha-l
-
-
-
-
-
~
-
-
-
44/A/73 Grain
1817
6.37
115.62
0 . 1 2 8 1 4 8 . 3 6 2 . 7 8
3.21
16.05
-._.__
Paille
4 2 3 3
0.72
30.36
0.192 58.38 4.16
1.26
6.30
20 N
Total
6 0 5 0
2.41
145.98
0.142 206.74 3.08
4.47
22.35
6 2 9
487
75,6
110,4
1:)1!
N
Grain
1954
6.85
133.87
0.118 157.34 11.68
15.63
15.63
Paille
4219
0.89
37.68
0 . 1 7 1 6 4 . 8 0 1 6 . 9 3
6.38
6.38
Tübl
C~~I1
,-II ir
roc
13cl 5?
0LU.J
2.77
1/1.3”
û.127
218.74
12.57
22.01
22.û:
“Jd
600
75,6
*-e,..
._--_- ._ _- ---. -
_-.. _.--..
---__ ..^_ __ _ __
_._ _
-_---
.-
Y-u
Grain
1 2 0 2
6.16
74.06
0.146
107.85
3.16
2.34
11.70
LO il
Paille
1 7 6 5
0.81
14.28
0.202
28.84
4.38
0.62
3.10
Total
2966
2.98
88.35
0.155
136.70
3.36
2.96
14.80
5 7 5
4 3 3
7.3, 0
us,3
100 N
6.58
86.26
0.175
150.85 17.33
14.95
14.95
. ^*
^. -.
u.r3
LS-LI
0; 222
53.70
21.98
5.32
5.32
Total
3851
2.87
110.47
0.185
204.55 18.32
20.27
20.27
4 4 6
351
62,6
6Y,2
27/72
Grain
1808
6.82
123.34
0.104
127.81
2.26
2.78
13.90
PJ Ii
Paille
4510
0.73
33.28
0.156
51.83
3.38
1.12
5.60
Total
6318
2.48
156.63
0.115
179.65
2.49
3.90
19.50
7 8 3
641
80,5
126,1
100 N
Grain
1 9 8 7
7.01
139.29
0.116
11.48 11.48
15.99
15.99
Paille
5 1 7 6
0.70
36.11
0.178
64.24 17.62
6.36
6.36
_^^ -
Total
7 1 6 4
2.45
175.40
0.128
225.47 12.67
22.35
22.35
6 8 9
SY4
75,3
ISL,J
~.-.- .----.
Azote apportb : 20,2 kg N ha-l (NH412 504
E% =
4.61
100,2 kg N ha-l (NH412 SO4
E% =
1,Ol
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions
Tableau 17A : suite tableau 16A
Variété
Organe
Rendement
N tota?
Q I!?N
NdFF
mi
Valeur A
NdfFix
engrais azoté
(N kg ha-l)
kg M.S. ha-l
N kg ha-1
%
kg ha"
%
g haer
46
kg ha-1
%
Sol + fixation Fixation %
kg ha-1
-
-
-
-
?6/72
Grain
1943
7.15
138.94
0.075
103.74
1.63
2.26
11.30
20 N
Paille
4191
0.67
27.95
o- 129
36; 19
2.80
0.78
3.90
?
Total
6134
2.72
166.88
0.084
139.93
1.82
3.04
15.20
1079
937
85.6
143.0
Grain
1885
7.51
141.53
0.111
157.61
10.99
15.55
Paille
5188
0.85
43.94
0.166
72.87
16.43
17.22
Total
7073
2.62
185.47
0.124
230.49
12.28
22.77
22.77
j14
619
75.8
140.8
Jupiter
Grain
1764
6.75
110.04
0.136
‘161.43
2.95
3.25
16.25
20 N
'Paille
3815
0.66
25.09
0.184
46.29
3.99
1.00
5.00
Total
5579
2.58
144.14
0.144 207.72
3.12
4.25
21.25
621
479
74.9
108.1
100 N
Grain
1556
7.05
123.78
0.144
168.95
14’. 26
17.65
17.65
Paille
4238
0.65
27.53
0.175
48.21
17.33
4.77
4.77
Total
5794
2.61
151.31
0.143 217.16
14.16
22.42
22.42
606
511
72.2
109.4
N o
Non d .
Grain
374
5.23
20.25
0.590
112.87
12.80
2.59
12.95
20 N
Paille
648
0.78
5.00
0.623
30.68
13.51
0.67
3.35
Total
1022
2.47
25.25
0.569 143.62
12.34
3.26
16.30
142
100 N
Grain
815
5.77
46.62
0.519
243.75
51.39
23.96
23.96
Paille
1239
0.73
9.00
0.508
44.50
50.30
4.53
4.53
Total
2056
2.70
55.62
0.518
288.25
51.29
28.49
28.49
95
Tablea,! 184 : suite tableaux 16A et 17A.
- -
Valeur A
Variété
Organe
Rendement
N total
Q 15N
NdfF
CRU
N kg ha-1
NdfFix
Engrais azoté
N kg ha-l
kg M.S. ha-l
%
kg ha-l %
g ha-l 4:
kg ha-l %
Sol + fixation
Fixation %
kg ha-l
-
-
-
@/A/73
Grain
1819
6.11
111.25
0.098 114.25 2.13
2.37
11.85
non inoculé
Paille
2671
0.65
17.35
0.148 26.25 3.21
0.56
2.80
20 N
Total
4490
128.60
0.104 140.50 2.28
2.93
14.65
857
715
81
104
44/A/73
Cr>in
II Y III
2012
6.12
123.62
n im
10
v. Avv
198.8?
15.84
L.a.1 C8
lO.58
non inoculé
Paille
3121
0.66
20.75
0.213
43.62
21.0’3
4.38
4.38
100 N
Total
5133
2.81
144.37
0.167
242.49 16.60
23.96
23.96
502
407
68
98
Tableau 19 A : Influence variétale sur l'origine de l'azote mobilisé dans le soja cultivé à 2 niveaux d'azote engrais.
Séfa, essai VIII.
Origine de l'azote
Traitements principaux
Sous-traitements
N total
variétés
Cngrais azoté
NdfFix
NdfF
NdfS
kg N ha-l
kg N ha-l
%
kg N ha-l
%
Kg N ha-l
%
Kg N ha-I
44/A/73
20
146,0
75,6
110,4
3,l
495
21,3
31,l
100
171,6
75,6
129,8
12,4
21,3
12,0
20,5
4173
20
88,3
73,o
64,5
333
239
23,7
20,9
100
110,5
62,6
69,2
18,3
20,2
19,l
2’1 , 1
22/72
20
156,7
80,5
126,l
2,5
3,9
ï7,o
26,7
100
175,5
75,3
132,3
12,7
22,2
12,0
..21 ,o
20
167,U
85,6
143,0
1,9
3,l
12,5
20,9
26/72
100
185,6
75,8
140,8
12,2
22,7
12,0
22,l
20
144,2
74,9
108,l
3,l
4,5
22,0
31,6
JUPlTER
100
151,4
72,2
109,4
14,2
21,4
13,6
20,6
p.p.d.s\\ll entre moyennes des traitements principaux
13,6
.p.p.d.s
entre moyennes des sous-traitements
958
p.p.d.s
entre les traitements 20 N
0,7
0,6
p.p.d.s
entre les traitements 100 N
N.S N.S
..-,_ _ _
. -
(1~ p.p.d.s a P = 0.05.
Azote apporté : voir tableau 16 A.
287
Tableau 22 A : Valeur de Ntotal total plante en mg N lysimètre-l, de l'excès
----~
isotopique (%) et au % NdfFix, pour le soja, l';ca&i&
et le mil en culture pure ou associée. Bambey, essai en lysimètre X.
N total
Exclus isotopique
% NdfFix
mg lysimètre-1
%
Pure
Associée
Pur<e
Associée
Pure
Associée
- - . - -
- -
Soja 1
41164
5588
0.025
0.016
86
9 1
(4 pieds)
Soja. 2
8282
7230
0.025
0.008
86
95
(4 pieds)
Arachide 3
3681
2728
0.064
0.026
76
9 0
(2 pieds)
Mil pur(4 pieds) et
53c
217
0.174
0.195
Mit] associé Il pied)
Mil pur(4 pieds) et
53c
150
0.174
0.158
Mil2 associée (1 pied)
Mil pur(2 pieds) et
290
336
0.253
0.272
Mil:;
associé (1 pied)
C.V légumineuse
17.,0
---Al.8 %
-~__-
C.V. mil
23.88
7..5 %
Chaoue valeur est la moyenne de 5 repétitions.
- Scja 1 : non inoculé mais contamination par Bradyrhizobiuajaponicum ayant induit une fixation de N2
-
tardive.
- Scja 2 : inoculé par Bradeium japonicum
- -
-Poids de sol par lysimetre= 70 Kg ; E % azote total sol1 + intervalle de confiance = 0.070 ,+ O.O096(soja)
0.101 tLl.013(arach.J
- Peur le calcul du % NdfFix sellon l'équation 19 page67 , on a pris respectivement pour soja 1, soja 2
et arachide 3, E % = 0,120, E % = 0.170 et E % = 0,263 (E % moyens pondérE:s correspondant aux dix
ly,simètres).
Tableau 20A : Rendements kg t-l.5 ha-l des différents organes v6gétatifs (moyenne de 5 repétitions).
N total i
des différents organes vêgétatifs (moyenne pondérêej
fi.total
kg> ha-l des diffbrents organes végétatifs et de la plante enti&re (moyenne de 6 répêtitionLBqnbey, essai IX:
1.
1
’
’
Rendements mati%re skhe kg ha-l
'b N total
N total kg ha-1
,
'Traitementy
l
l
.---
-
--.
1'
’
7
’
’
’
’
’
’
’
’
’
’
’
’
1432 828 2260 769 1590 2354 1.18 1.86 1.43 1.14 5.57 4.13 ’ 16.SO
’ 16.40 ’ 32.30 ’ ‘L-L
8 . 7 7 8 8 . 5 6 ’ 97.33 ’
129.63
’
~------~-----
-1
’
I
8 9
i
I
I
.------~--~--
-I-
-
Y
-
l
1 1 3 9 1 , 7 3 7 ; 2 1 2 8 , 7 3 0 i - I - 1 5 7 4 , 2 3 1 0
; 14.19
13.71 1 27.90 ’
8.25 ’ 87.04 ’ 95.29 ’
123.19
’
-~~---
~~I
’
11
’
’
’
/
;
1
1405 804 2209 743 1643 2373
0.91
; 1.67
/ 1.19
/ 0.97
;----I--~--
5.65
j 4.22
, 12.79 , 13.43 ; 26.22 ;
7.21 / 92.83 /100.04 ;
126.26 /
I
I
/
I
;
12
I-!-f-I-!-l-
/ i 1383 698
2081
1.23
775 1616 2369
! 1.80
! 1.42
! 0.92
! 5.67
! 4.17
! 17.01 : 12.56 ! 29.57 !
7.13 ! 91.63 ! 98.76 : 128.33 :
-
‘
-
-
-
-
- . I
’
C.V. 112.2 ’ 17.8 ’ 12.5 1 11.1 ’ 11.7 ; 10.7 ’ 9.3
;
8 . 0
’
, 7 . 1
; 18.3 ; 3.1 ; 3.8 ; 15.9 ’ 19.5 ; 14.7 ’ 23.9 ’ 11.5
;
1 1 . 2
Les poids de gousses figurant dans ce tableau sont ceux résultant de la pes8e et non de la somme Cosses + graines.
286
Tableau 21A: Effet de 1 ‘engrais azoté apporté au semis, sur le bilan de 1 ‘azote dans
l’arachide variété 55-437. Bambey, essai IX.
l
I
Traitement
Organe
’ CRU
;Valeur
;Valeur A 1
II
RdfFix
-
-
-
IN total ,
NdfF
( f i x a t i o n T - - I - - -
D 1 Dose N
plante
l
I
A
IN Ik,g ha-l 1
lkg ha-l I %
Ikgha-11
%
l
kg ha-1 l kg ha-l i
%
1k g
ha-l i
I I-
_--;
l
l
l
I
G r a i n s
' 82.72 '
I
l
:
I
1
Coques
1
7.42 l
,ljO<!i
i Tiges
12.78
l
I
I
I
) Feuilles
1
10.49
1
I
I
/
l
l
/
/
i
l
I
I
I
I
I
I
I
l
l
I
1 Total
/ 113.41
I
I
I
‘_
1
I
l
l
-
- -
-
- -
-
-
Ï-l--YI’
'
'
I
I
/
1
Grains
86.18
I
I
2.44 i
2.10 1
14.00
i
I
I
/
l
I
l
1 Coques
1
8.51
1
2.94
I
0.25
I
1.67
I
l
l
/
!
14115FI
I
.
, ?lges
; 12.79 ; 2.66 ; 0.34 ; 2.27 ;
I
I
l
I
1 Feuilles 1 12.02 I
2.16 i
0.26 i
1.73 I
l
1
l
/
l
.l
I
I
I
l
I
I
l
I
l
I
L-‘__- 1 Total
I 119.50
2.47
'
2.95
I
19.7
I_ 592
i - 264
-
l 43.7
-
- t- 52.2
.'
l
l
88.56
4.62
'
4.09
1
13.63
I
I
I
I
/
I
I
' Grains
1
I
I
1
I
/
I
I
I Coques - I a.77
4 . 9 0
l
0.43
I
1.43
I
I
1
I
l
l7l30#
l .
I
I
I
I
l
l
I
, Tiges
I 16.90
5.50
I
0 . 9 3
I
3.10 I
l
I
1
I
I
l
I
I
I Feuilles 1 16.40
4 . 3 9
l
0.72
i
2.40
'
I
I
l
1
I I
l
I
I
I
I
I
I
i
I
v-- 1 Total
I 129.63
I
4.76
'
6.17
I
20.6
I
600
i
272
'
43.2 1. 56.0
_'
'
I
j
I
1
I
Grains
,
87.04
;
11.90
10.36
17.27
I
l
l
l
I
I
I
l
I
I
I l
I Coques
l
a . 2 5
l
1 3 . 7 0
l
1.13 I
1.88
l
I
1
I
/
ilO1 60 # 1
;
)
;
I
;
l
l
I
I I
, Tiges
14.19
13.95
1.98 ,
3.30
I
l
I
/
I
I
l Feuilles
I
13.71
I
1 2 . 1 1
I
1 . 6 6
l
2.77
1
l
I
I
I
I I
l
I
l
I
I
I
I
l
I
1-I . - -1 Total
' 123.19
1
12.28
1
15.13
1
25.2
1
429
I
101
' 20.7
'
25.5
-;
I
I
' Grains
'
84.33
'
23.13
1
I 19.51
'
1
1,
l
I
1 6 . 2 6
I
I
I
l
I
I
I
l C o q u e s
' 7.70 ' 25.06 '
1.93 I
1.61 I
i
l
l
l
120
#
I
I
’
;
’
1
I
I
I
I
Tiges
1 5 . 0 2
2 4 . 6 6
3 . 7 0
3 . 0 8
I
I
I
i
I
I Feuilles
I
1 3 . 2 3
I
2 2 . 6 0
l
2 . 9 9
i
2 . 4 9
l
l
I
I
1
I
I
LA----- i Total
i
l
120.28
;
23.39
'
28.13
i 23.4
;
393
; - - - - 6 5 ; 15.3
,
I
I
I
27.7
I
' Grains
' 39.66
( 10.97 ' 9.1
1.
I
I
1
I
l
l Référence I
l
I
I
I
I
I
mil
I Tiges
'
35.82
i 25.3
i 9.06
i
7.5
i
I
/
I
12 I 1 2 0 II
I
1
I
fcujjles
la. 69
27.7
'
5.17
'
4.3
'
I
/
I
I
l
1
I
I
l
I
I
l
l
I
I
I
l
I
l
I
1
I
I
I
1 Total
i
94.17
1 26.8
1 25.20
1 21.0
I
328
I
l
/
I
‘A.-
4
I
l
I
l
I
I
-
I
-
- I
Rzoze
apporté sous forme d'urée.
Chaque valeur est moyenne de 5 répétitions.
Tableau 22 A -
a---- - Valeur de NizAzal total plante en mg N lysimétre-1, de l'excès
isotopique (X) et au % NdfFix, pour le soia, l'za&ick
et le mil E!n culture pure ou associée. Bambey, essai en lysimètre X.
N total
Exces isotopique
% NdfFix
mg lysimètre-1
%
Pure
Associée
Pure
Associée
Pure
Associée
- -
-
-
-
- -
Soja 1
4164
5588
0.025
0.016
8 6
91
(4 pieds)
Soja 2
8282 7230
0.025
0.008
8 6
95
(4 pieds)
Arac hï de :3
3681
2728
0.064
0.026
7 6
90
(2 pieds)
Mil pur(4 pieds) et
530
217
0.174
0.195
Mill associé0 pied)
Mil pur(4 pieds) et
530
150
0.174
0.158
Mil2 associée(1 pied)
Mil pur(2 pieds) et
290
336
0.253
0.272
Mil3 associé (1 pied)
C.V Iéqumineuse
17.0
- - -
11.8 %
-
-
-
-
C.V. mil
23.8
7.5 %
Chaque valeur est la moyenne de 5 répétitions.
- Soja 1 : non inoculé mais contamination par.Bradyrhizobiumjaponicum
ayant induit une fixation de Nz
tardive.
- So;!a 2 : inoculé par Bradyrhizobium japonicum
-
-
-
-Poids de sol par lysimètre = 70 kg ; E % azol;e total sol + intervalle de confiance 5 Cl.070 $ O.O096(soja)
0.101 :U.O13(arach.)
- Pour le calcul du % NdfFix selon 1"équation 19 page6? , on a pris respectivement pour soja 1, soja 2
et arachide 3, E % = 0,120, E % = O-170 et E % = 0,263 (E % moyens pondérés, correspondant aux dix
lysim&tres).
Tableau 23~ : Effet des amendements sur le bilan de 1 ‘azote dans 1 ‘arachide varieté 55-437
et variété non nodulante. Thilmakha, essai XI.
-
-
-
-
-
-
-
I -
-
I
I
jRendement/RendementI
l Organe M
1 Traitement
s
N,d.f.F
; C.R.U. ;Valeur
\\Valeur
, N.d.f.'ix
, plante * .
I
-1
N total ,
l
;
[kg ha-l
1
%
l A
; ~c,f~~~;‘or-y--T---
,kg ha
,kg ha-l
_
, kg ha-l
(kg ha-l
%
l
-
-
_~ / - - - - _--!
l -
-
-
-
'
-
- 1
'
'
' 0.410 ' 2.95 ;
l
I
l
/
Grains
92.32
4.91
8.34
1
I
l
I
, Témoin 1 Coques '
80.80
I
1.20
l
9.92
l 0.119
I 0.8; I
l
l
I
I
l
l
I
l
.faiTles 744.80
/
I
;
15.95
;
8.55
;
1.364
;
9.81
1
l
1
/
I
I
l
l
I
I
I
I
I
/
/
I
, Total
917.92
' 22.06
'
8.59
1.89
I 13.6
'
148
' 108 66.7 '
10.8
:
I
I
;
, -- ,
_ _ / - - - - - - -
- - - -
l
I
I
i
l
/
l
1 Grains
I 182.06
'
3.21
'
,
10.04
I
,
0.322
2.32
,
,
I
I
l
, + Chaux 1 coques I 151.35
I
3.46
1
3.76
i 0.130
i 0.93 l
l
l
I
I
, '1296.83
'
I
I
l
Pailles
'
31.53
3.94
I
,
1.242
'
, 8.93
;
l
I
I
l
l
l
I
I
I
l
I
l
I
I
'1630.24
45.04
I
3.75
1.69
12.2
357
'
300 81.6 36.7
i
' Total
1
(
;
1
-
-
;
1
; . ..-y
_---
l
1---Ï---l
l
1 Grains
1 338.10
1
19.72
1
2.13
1
0.419
', 3.02 1
I
I
I
, + Fumier , Coques I 252.09
I
5.87
i
1.92
I 0.113 l 0.81 i
l
1
i
I
l
l
I
'
'Pailles '2478 16 '
I
,
.
,
59.69
;
2.17
1
1.29
1
9.29
;
I
I
/
l
l
I
i
I
l
I
I
l
I
l
I
'
Total
'3068.3
'
85.28
2.13
1.82
13.1
'
I
638
' 74.0 63.1
483
1
1
1
,
1
1L.-
_---
+-Ï----l
' Té,moin
Total
l11436.82 1 22.30 i 65.55 1 14.60
i 17.28
1
40
'
I
I
non nod.
I
I
I
l
l
I
, + Chaux , Total '2339.8
'
46.54
1
57.31
1 26.67
1 34.72 ;
57
i
I
I
I
,nonnod. ,
I
I
l
l
l
l
I
I
I
i Total
2665.40
;
56.70
;
32.95
'
18.65
I 24.28 ;
156
1
l
/
+ Fum.$er
l
l
I
non nod.
-
-
l
I
I
I
I
I
/
_------
Chaque valeur est moyenne de 6 répétitions.
Azote apporté :
sur var. 55-437 =
13,9 kg ha-1
avec E = 4,94 %
sous forme (NH4)2 SO4
sur non nod. =
76,8 kg ha-l
avec E = 0,78 %
sous forme (NH4)2 SO4
La Vale'ur A et le WdfFix exprimés en kg N ha-l sont calculés pour chaque parcelle )I c"est la moyenne de ces
différentes valeurs qui figure dans le tableau ci-dessus. Ceci explique certaines différences entre la valeur
de ce NdfFlx
et celle qui résulte du calcul fait à partir des moyennes pondérées de % NdfF, 'ioutes les moynnes
sont ponderées.
289
Tableau 24A : Effet des engrais azotés et phosphatés sur le bilan de 1'azoi;e dans le
soJa. kariété 44/A/73 au stade floralson et initiation remplissage des
yousses (1.K.I;). Séfa, essai XII.
_-
l
I
l
I
NdfF
'
CRU
'1
; Valeur
/:?;T,: 1 y ' _
'Traitement ' Stade
4 tol:a1 ' - - - - - - -
II
I
%IA
i
1
:g ha-l ; %
'kg ha-l
,
ikg ha-l
,kg ha-l
,
4:
, kg ha-l
_IC-
-
- -~--_ _--
~-- -~. -
-
- -
~
-
;
R, P
I
, floraison ' 2293
I 57.5
!
5.48 ;
3.29
;
19.4
1 309
;
168
’
53.6
j
3 3
1
;R,
l
I
PG
II
I
;
1872
I 46.7
; 7.35
I
3.34
;
19.7
; 237
I
87
' 36.0
;
17
I
I
i
I
’
I
I
'
RG., P
tt
'
1 4 1
/
I
2694
I 64.6
' 48.90
I 31.79
; 26.5
I
l
I
l
25.05
' 20.9
; 150
j
l
I
;
RG, PG
u
1 2145
49.5
1
, 51.60
---!'
I
1. .
- - - - - . I
I
-.
. -
-~
IR, P
;
I.R.G.
'
3945 ' 106-5
'
i 4.w
'
/
5.53
; 32.5
; 351
/
152
1
40.6
'R, PO
8,
' 2783
'
75-2
' 5.97
'
4.40
' 25.8
' 276
I
8 2
' 28.2
'
21
I
I
'
'
'
'
'
I
;
1
l
l
RG; 'p
4423
106..4
38.0
40.84
34.0
1 9 9
I
I
I
; 3288 ; 83..4 ; 39.0 ) 29.57 / 24.7
l
--I
_--.-----.
R :
inoculé avec bradyrhizobium ;
Ro
non inoculé
P :
avec phosphate ;
Po
sans Phosphate
Azate apporté : R reçoit 17,0 kg N ha"1 (NH412 SO4
E % = 0,76
Ro reçoit 120,O kg N ha-l (NH412 SO4
E % = 4,85
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
290
Tableau 25 A: Effet des engrais azotés e’c phosphatés sur le Dilati ae l’azote clans
le soja. Varlc3.é 44/n/73 au s',ade maturité. Séfa, essai X11.
I
I
Ï
I
/
IFLendement
:Valeur ;Valeur A /
Ndf'fix
I
1 Traitements 1 Organes
,vI.S.
j N total 'f
lfixation ,
.-
l
A
I
I
I
;g ha-l
;kg ha-l ; %
,kg ha-1 ikg ha-l , %
Ikgha-l ,
.---
?
.-
.‘_
I
‘--‘---‘.-_1’
I Inoculé
1
Grain
I
1600
I 99.4
l 2.91
i
3.16
i 18.5 1
I
I
I
1
/
I
I
I
3 4 5 2
/
42.6
(
4 . 5 7
2.12
I
+
i Paille
I
I
12.5
;
i
, phosphate ;,
I
l
l
l
I
I
I
l
I
I
1
I
I
I
l
I
I
l
I
i R, P
1
Total
l
5052
I 1 4 1 . 9
i
3.72
I
5.28
31.0
I
449
I
118
l 26
I
3ï
l
I
l
/
l
l
l
t
I
l
I
I .--- l -
-1
l
l
l
l
u
iv--- ---l,_---.-.
1
I
I
I
I
I
I
I
11
I
I
l
i
l Inoculé
l Grain
1
1280
1 83.7
1 2.69
1
2.25
1 13.2
1
I
I
l
I
I
I
1
I
l
I
l
l
l
l
l
l
1 sans
l paille
1 2872
1 25.0
’
3 . 8 0
1
0.95
1
5.6
1
l
l
l
I
l
I
I
I
l
I
I
I
I
/ phosphate ,l Tota,
1
4152
t 1 0 8 . 7
1 2.86
1
3.20
1 18.8
I
592
l
329
; 55
, 6 2
I
1
R, Pc'
I
I
I
I
l
I
I
I
I
l
l Non
I
I
I
l
I
l
i
l
l
I
l
1 Inoculé
l Grain
1
1448
1 87.9
i 26.5
1 23.33
1
I
I
I
/
l
l
I
I
i +
, Paille
3474
; 26.6
I 30.8 ,
8.81 ;
i phosphate l
I
I
I
l
I
I
I
I
I
;Ro,P
l
1 Total
I 4922
I 114.5
1 27.8
1 32.14
1 26.4
I
3 3 1
I
l
/
l
I
I
I
I
I
I
I
I
1
/-
-
- I
1
l
I
l
l
l
I
I
I
-
-
Non
I
I
I
I
I
I
l--+---l
I
1
i Grain
I
1150
I
72.9
I 35.1
1
25.61
1
21.3
f
I
I
I
I
1 Inoculé
I
I
l
1
l
I
I
l
I
1
1
I
/ Paille
1 2727
I 20.6
i 42.4
I
7.31
7.3
I
I
I
I
/
1 sans
l
I
I
I
I
I
l
I
I
I
/
I phosphate
i
1
’
I
I
I
I
l
1
.
1
I Tota,
I 3877
93.5
, 31 6
28.6
2 6 3
Ro, Po
r
-
-
I
I
l
l
I
l
I
I
,
Azote apporté : voir tableau 24.
Chaque valeur est moyenne de 6 répétitions.
Tableau 26A : Effet des engrais azoté et phosphaté sur la matière s&zhe,
le Ntotal et le P total du soja au stade maturite.
Séfa, essai XII.
RENDEMENT PLANTE ENTIERE
kg ha-1
Traitements
Matière sèche
N total
P total
N
P
Inoculation
Grain
Paille
Total
Grain
Paille
Total
Grain
Paille
Total
kg ha-l
kg ha-l
- ~
-
-
17
0
t
1280
2872
4152
84
25
109
4.7
1‘0
5*?
17
22
t
1600
3452
5052
99
43
142
8.0
2.9
10.9
120
0
0
1150
2929
3877
73
21
94
4.9
1.0
5.9
120
22
0
1448
3474
4922
88
27
115
7.8
2.3
10.1
C.V. %
11
13
12
14
16
13
13
23
14
p.p.d.s.
191
515
684
14.4
5.7
18.8
1.0
0.5
1.4
Tableau 27A : Effet des engrais azote' et phosphate SUT la matiere sfche,
le N-tota? et le P-tota? du soja aux trois principaux stades
végétatifs - Séfa, essai XII.
RENDEMENT PLANTE ENTIERE
kg ha-1
Traitements
Matière seche
N-total
P-total
N
P
Inoculation
Floraison
Remplissage
Maturité
Floraison
Rempl.
Maturité
Flor.
Rempl.
Maturité
kg ha-l
kg ha-1
des gousses
des gous.
des gous.
- -
17
0
+
1872
2783
4152
47
75
109
3.6
4.5
5.7
17
22
t
2293
3945
5052
57
106
142
6.2
9.3
10.9
120
0
0
2145
3288
3877
49
83
94
4.1
5.6
5.9
120
22
0
2694
4423
4922
65
106
115
7.2
9.8
10.1
C.V. %
18
18
12
16
19
13
28
24
14
p.p.d.s.
502
793
684
10.8
21.6
18.8 1.8
2.1
1.4
Tableau 28A :
Ptotalabsorbé, Ntotal abrorhk et !4.S. produite c: cûurs de cycië exprimés en pourcentage de Ptotal, Ntotal et M.S.
à la maturité - Séfa, essai XII.
Traitements
!
l
] Levée
> Floraison
1 Floraison
> Remplissage I Remplissage
? Maturité
,
N ,
p
1
~ lnnrii-
.".""Y
l (Vi!
(Rz)
I in21
gousses (R51 i gousses (R~I
!Q!
!
1 1 ~g ha-i 1 fi;- na-i i~-L‘-
I y
larion
i
!
I
; % N
% M.S.
1
1 26 , 22
l
I
I
17
1
22
,
+
I
5 7
,
40
I
45
!
28
35
33
i
i5
i
25
i
22
i
I
I
I
I
I
I
I
r
1
I
!
!
I
I
I
I
, 120
i
0
i
0
;
70
i
5.2
i
55
,
25
,
36
;
2 9
i 2
i5
i
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
, 120
1 22
,
0
I
71
,
56
!
5 5
1
26
1
25
1
35
i
2
VI> 4
Stades végétatifs
Ri, R5, Rg Stades reproductifs
.
Tableau 29A : Sources d'azote et valeur A du soja au stade floraison - Séfa, essai XII.
1
Traitements
NdfFix
I
NdfS
!
I
I
I
I
N jg ha-l , P kg ha-l I Inoculation
% Ntotal
kg ha-l ' % Ntotal
kg ha-l ' 4: Ntotal
I
II
; 36
; 7.0
I
I
I
l
I
I
17
I
22
I
+
I
54
I 33
l
41
25
I
5.4
I
3.3
I
309
I
I
I
l
I
l
I
I
I
l
I
I
l
I
I
I
I
120
0
l
0
0
I
0
I
5 0
24
( 50.6
’ 25.1
I
150
l I
l
I
l
I
I
I
I
l
I
I
t
I
120
; 22
’
0
Io
IO
1 51
1 33
’ 49.2
1 31.8
141
I
I
I
I
l
I
l
I
I
( NdfFix kg ha-1 : C.V. = 16 % ; ppds = 5.3 kg N ha-l
t
( NdfF
kg ha-l : - pour les traitements 17 N : C.V. = 16 % ; p.p.d.s = 0,92 kg N ha-1
.
i
- pour les traitements 120 N : C.V. = 17 % ; p.p.d.s = Y.3 kg N ha-l
t
Analyse de variante
t
( Valeur "A"
: C.V. = 20 % ; p.p.d.s = 69 kg N ha-1
Azote apporté voir tableau 24A.
- z 2 c”
l-l
I
-
--
--
--
--
-
-
d h
+
-
k%
-
------_-.--
tz
-
-
-
-
<-
_.-
r-l F.
+
..-
:;
.-
:g
-
-
-
--
-.
--
I----
--
--
--
L-4 5s
0
0
0
0
2
.-
.-
.-
-
-
-
.-
-
e x
2
-
0
0
-
0
-
2
295
.
.
Traftements
NdfFix
NdfS
NdfF
Valeur A
N kg ha-1
P kg ha-l
Inoculation
% Nt
kg ha-l
4: Nt
kg ha-1
a: Nt
kg ha'1
kg N ha-l
-
-
-
-
17
0
t
55
62
42
48
2.8
3.2
592
17
22
t
26
37
70
100
3.7
5.3
449
120
0
0
0
0
68
64
31.6
30.4
263
120
22
0
0
0
72
83
26.8
31.7
331
(- NdfFix kg ha-l
: C.V. = 14 % ; ppds = 9,2 kg N ha-l
: pour les traitements 17 N : C.V. = 14 % ; p.p.d.s = 1,0 kg N ha-l
t- NdfF kg ha-1
pour les traitements 120 N : C.V. = 19 X ; p.p.d.s = 10.2 kg N ha-l
(
Analyse de variante
(
(
(- Valeur A
: C.V. = 15 % ; p.p.d.s = 87 kg N ha-l.
Azote apporté voir tableau 24 A.
T a b l e a u 32A : Rendem;ntts$ ?4l5 ha-l des dfffbrents organes végétatifs (moyenne de 5 rép&itions),
des differents organes v6gétatifs (moyenne pondérée)
N total
kg ha-l des différents organes végétatifs et de la plante enti&re (moyenne de 5 repétitlons). Bambey, essai XIII.
/TRAITE- i
Rendements matière seche kg ha-1
I N totai
I
N total kg ha-l
I
l
l
MFNTC
I
l
t
-.
(Graine /Gousses/Tige
,FeuillejPalTle jCosse
!Graine
(
lGousses;iGLai' i
I
-'-
-
- -
'
-
-
-
l
i
1
i 4.86
3.89
36.36 j 4.00
72.20 / 76.00 i~ li2-36 ’
-I-
-
A
-
-
/
I
I
I
I
; 1548 1
900 1 2449
; 426 , 1420 ; 1845 1 1.14 , 2.17 , 1.52 1 0.85
; 4.36 1 3.55 , 17.65 1 19.50 1 37.15 1 3.60 1 61.90 ; 65.50 ; 102.65 1
l2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
I
I
’ C.V.
10.9 ; 15.2 i 10.8 i 12.7
Les poids de gousses figurant dans ce tableau sont ceux resultant de la pes6e et non de la somme cosses + graines
298
Tableau S3A: Effet de l'inoculation (souche et méthode) sur le bilan de l’azote dans
l'arachide 55-437. Bambey, essai XIII.
CRU '
I
,Valyr
;Valeur A 1
NdfFix
-
- l
,fTxation ,
X
Ikg ha-l ,kg ha-l , %
Ikg ha-l '
I
l
I
I
1
I
i i i Total
I
102.65 ' 2.17
'
2.23
'
14.87 _ I
_ -_-.- -
-
687
1
475 '
65.8
'6 7 . 5 '
i
ICB 756 i Grains
I
65.53 '
1.91
1
1.25
1
8.33
l
I
1
I
i
lgraines I Coques
I
3.60 '
3.06
'
0.11
1
0.73
I
I
I
l
15 l enrobées
Tiges
I
15.10 1 2.98 1 0.45 1 3.00
I
I
l
I
I I
Feuilles 1
20.20 ' 1.68 ' 0.34 1
2.27 '
1
I
I
l
I I
j Total
f 104.43 ,I
2.06
2.15
14.33
719
507
68.9
71.9
l-l--.- _I m-w-1
.l'
I
I
'
I l---I
I l
'
I
I
' Grains
'
63.45 ;
1.83
' 1.16
I
'1
7.73
l
l
I
l
'
!Su 430
' Coques
I1
3.60 ,;
2.78
0.10
0.67 ;
I I
I
I
I
l
,6 ,grainss
3.52
' 0.60
4.00
,
l
I
l
I
enrobées I Tiges Feuilles
,
20.70 17.02 ,
,
2.13
0.44
,
I I
I
2.93
I
l
I
I
1 I
1 Total
I
104.81 I
2.29
- -
-
-
I. . 2.40
I. . 16.00 l
708
1
496
i
69.9
'
73.3 '
I I
I
I
I
I
I
1
, I
] Grains
I
66.31 ;
1.98
1.31
I
8.73
1
I
I
I
l
0.11
0.73
3.73
,
l
I
I
0.56
,
l
I
I
I
0.31
2.07
,
I
I
I
l
*Total
1 105.08
I 2.18
1 2.29
15.27
'
692
I
480
I 70.0
'
73.6
'
I I
6.93 ;
I
I
I
I
I l
l
I
l
l
,
,SY 430
0.60
,
I
I
I
I
,8 ,sol
3.67
I
l
I
I
1 ,inoculé
2.13 '
I
l
l
I
1.90
2.00
1 13.33 .;.
753
l
540
i
66.9
l
70.2 l
Il
1 Grains
I 70.93 l
1.95
1.38
'
9.20
I
I
l
l
I
ICB 756
1 Coques
1
4.20
2.38
0.10
1
0.67
I
I
I
I
I
19 Isol
! Tiges
I
19.37
3.15
0.61
1
4.07
I
I
I
/
I
iinocule a! Feuilles
1
24.00
1.54
0.37
'
2.47
l
l
I
I
1
I
I
118.50
2.08
2.46
,
16.45
779
'
567
;
71.3
/
84.5 j
- _-- m--p
I. .
-
-
I I
i Grains
' 67.45
1.48
l.CIO
1
6.67
I
l
I
I
I
l
~SU 430 ,l CoV’es
I
.4.00 i
2.50
I
0.10
i
0.67
'
I
I
I
I
IlO! sol
i Tiges
I 16.08 l 2.11
' 0.34 ' 2.27 '
I
I
l
I
1
iinoculé
I Feuilles
I
22.00 I
1.54
'
0.34
'
2.27
'
l
l
I
I
i i” 2
I To&l
I
l Isemaines 1
,
i9.i3 ; iii
1
I:;i
1
11.87
;
965
; - 753 - ;
75.2
1
82.4
-~;
- _-- .--
I
l
1 Grains
'
33.04 i 23.46
'
7.75
'
9.69
'
I
I
I
l
I iRéférence1 Tiges
'
26.86 ' 19.17
i
5.15
i
6.44
1
I
I
I
1
Illlmil
1 Feuiilles 1
17.88 1 31.32
1
5.64
i
7.05
1
l
I
1
1
I~ON
I
I
l
I
1
I
I
I
I
l
I
I
I Total
i
77.78 ' 23.84
i 18.54
'
23.18
'
212
I
I
I
I
Azote apporté .=
115 kg ha-l avec
E = 4,04 %
SOUS forme d'urée
arachide
Azote apporté = 80 kg ha-l avec
E = 1,04 x
SOUS fowe d'urée
mil
Chaque valeur ,est moyenne de 5 répétitions.
YUIwllrnRC-nl”“wm..--..--
---
--e--m-
-UU-I,““..
.“.“..“^
..-I..
.,-,. Ir.*_l= _u,~y
,,,-
_I,.
Tableau 34A
.---
: Effet de 1 ‘inoculation par )+dyrhizobium associé ou non avec Glomus mosseae
(endomycorrhize)
s u r l e bil;an ae l’azote dans l e s o j a . Variét$44/A/7:3.
S é f a ,
e s s a i XIV.
- - - -
-
-
-
-
-
-
-
-
I
I
I
Rendement 1
NdfF
I CRU
'
I
I
,Valeur
,Valeur A 1
I
NdfFi x
1 Traitements Organes
A
lfixation ,---e----lI
I
kg ha-l
(kg hi-l / %
[kg ha"
.
-
- - - - -
-_ _-. -
-
-
l
I
l
l
l
Inoculé
Cosses
1
792
0.650
l
l
I
l
) avec
Feuilles /
1427
1
10.617 I
3.:71
1
0.393
I 2.286
I
l
I
I
I
I
I
I
I
I
; G3
I Tiges
1
1016
'
6.143 ' 5.(57
'
0.348
I
2.023
i
I
l
I
I
1 sans
! Grain
I
1396
I
87.160 I 2.29
1 1.920
’ 11.140
1
l
l
l
I
.I
l
1
I
phosphate
l Total
I 108.63
i 2.!55 ,
2.77
1 16.10
'
684.14
- 478.6Cl -I - 67.30
-
- I- 73.11
-
-
1
.---
- - - -
I
I -__;_
Inocilé C o s s e s
'
’
I
;
;
l
l
l
I
,
976
6.435
1.90
)
0.122
0.709
I
I
I
l
I
1
I avec
I Feuilles 1
1967
I
15.988 I
3.06
I 0.490
l
2.847 1
I
I
1
I
I
I
I
/
Tiges
1
1.238 1
l G3
1259
’
5 . 5 0 0 ;
3.87
0.213
I
l
I + super-
I Grain
1
2018
I 128.180 t
1.'74,
2.23
12.970
i
E
I
1
l
I
I
I
I
I
l
I
I
17.76
P 850.28
608.76
69.83
109.00
;
l phosphate
Total
l 156.10
j
2.00
3.12
. . -
-
- I_-- - - -
-me I._- - - - I.-
,
I -
,
--_
-
, -
-
I
I
I
1
I
I
I Inocule
I Cosses
’ 976
’ 5.589
1.84. 0.103 1 0.598 ;
1 avec
1 Feuilles
1
1881
1 14.391 I
3.44
I
0.488
1 2.837
i
I
I
I
l
I
I
I
I
I
1
1.
I
I
l
I
1213
'
5.627
4.2G
1 G3
0.241
, Tiges
1.400
;
;
1
;
1
l
l
) + phosphate1 Grain
1
1883
123.83
1.70
2.110
12.24
i tricalciquel Total
I
I 149.44
2.94
I
, --A-
l
V-P
I
I
27.07
893.52
- --_ -
-
1 1noc:ulii
1 Cosses
1
861
I
4.931
0.119
1 0.694
1
I
I
l
I
l
I
I
l
I avec:
I Feuilles
I
1507
1
11.564 I
3.8!)
1
0.450
t
2.612
1
l
I
l
I
/
'
'
1
I
;
1
;
I
I
I
i
Tiges
1000
5.761 ,
4.91 0.283
1.644
/
G3
I
l
l
I
l + Glomus m.I Grain
1 1489
1 97.75
I 2.213
I 2.23 1 12.960
I
l
l
I
l
-
sans - -
I
I
' Total
120.01
2.57 3.08
17.91
687.22
1 453.12
1 66.85
1 80.23
1
',
phosphate
-
-
[
-
-
-
;
. 1 -_m I -- ;
1
. .
-_- _--
I
I
l
I
; Inoculé
/ Cosses
;
1117
;
7.417 ; 1.54 I , 0.114 ;
0.663
1
I
I
I
l
I avec
1 Feuilles
1
1946
l
14.272
2.7'3
1 0.399 1 2.316 1
I
I
I
I
’
I
l
l
; G3
1 Tages
1 , 1454
I , 7.594
3. 3;s
0.257
1.492
I
I
I
l
l
( + Glomus m.l Grain
I 2290
I 154.350 I
1.42
i
2.190
1 12.740
1
I
I
l
I
I+Super-
1
I
;
;
l-61
1
2.96
I 17.21
I 1095.55
; 854.04 1 75.88
(;phosphate ' , Total
,
183.63
-
.‘-
- _-v-I
.‘_
-1.
- ---I
,
]
_-”
-
-
.--
-A’
I
l
II
i,
Inoculé
Cosses
6.159 I
0.122
I
998
1..99
I
I
I
1
avec
l Feuillgs l 1 8 7 9
I
14.139 I
3..76
0.524
l
I
I
l
I
Tiges
1183
5.728 ’
4.75
0.272
1.581
l
G3
I
I
l
I
l
I
+ Glomus m.
-
_I Grain
I 1893
l 125.610 1 1.76
2.260
-
I+ phosphate.
Itrlcalcipue
1 T(otal -1
I 151.63 1
2.10
i
3.18
1 X8.46
-/ 829.21
1 610.961
71*60
1o8.57
I 1
63 =
:souche de bradyrhizobiw effective
Azote apporté
:
17,21 kg ha-l N
E = 4,73 X
sous forme de
(RH41 2 504
Chaque valeur est la moyenne de 8 répétitions.
3 0 0
Tableau 35A :
Calcul de la valeur A "sol" pour les différents traitements
-
-
de référence "non nod." - Séfa, essai XV.
--.---
I
1
Rendement
NdfF
' CRU
, Traitements Organes
kgM$1 jxg ;a:;'
I
x
f.-- I .-.
1.406
! 90 non N I 1 Cosses Feuilles
1
1799 879 I ) 4.752 11.353
34.46 i 3.912
4.345
inoculé
Tiges
' 1447 ' 6.401
38.02
2.434
2.703
I
t
I
1 sans 1 Grain
)
1327 1 82.820
24.92 120.640
22.920
105.33
26.82
28.25
31.37
t
1024
5.510
23.48
1.294
1.437
I
non
Feuilles
1
2289
1 13.824
3 3 . 3 9 1 4 . 6 1 5
5.126
inoculé
Tiges
'
1753
6.621
38.52
2.550
2.832
t
t
Grain
1716
97.970
22.21 121.760
24.170
swper-
I
phosphate
Total
1
1 123.93
24.38 30.22
33.56
286.93
__---
f
,-
/
90 N
Cosses
1028
f-
5.620
21.76
1.223
1.359
t
-T--/---
non
Feuilles
2249
I 13.095
31.44 I 4.114
4.569
inoculé
Tiges
1649
6.164
35.53
2.190
2.432
I
l
+ phosphate Grain
1
1811
1107.720
20.56 122.150
24.600
1
f
j
I
tricalciquc Total
132.60
22.38 29.68
32.96
/
313.18 i
- - - - .-
L--
-1
-+-_-1
-‘--.j-
1
90 N
Cosses
30.87
1.213
1.347
I
I
l
I
inoculé
Feuilles
36.13 1 3.642
4.045
I
I
avec 61
Tiges
42.64 ’ 1.986
2.205
/
I
sans
Grain
30.32 119.910
22.120
I
phosphate
Total
I
l
l
84.18
31.78
26.75
29.72
204.34
_-.-- ,-
l +---I
I
/-
,’
-
-
-
./-
-
I-
90 N
i
l
Cosses
'
1041
'
5.944
26.70
' 1.587
'
1.763
'
/
inocule
Feuilles
1 4.611
1 5.122
1
avec Gl
Tiges
2.661
i
1
1 + super
Grain
1 27.42
1
1
I phosphalte
1_--- Total . .
127.15
26.17
33.280
36.970
246.21
I
1
t
/
,-
-p-
-
-
-
90 N
inoculé
Cosses
1
920
1 5.136
I
30.83
/ 1.583
I
1.758
1
\\
Feuilles
1 1956
12.279
37.43
4.597
1 5.105
1
1
avec 61
Tiges
I
1481
1 5.527
1 42.32
1 2.339
1
2.598
t
l
I
( + phosphate Grain
1
1482
j 86.170
1
27.91
124.040
I
I
I tricalciiquc
Total
'109.11
29.83
32.56
216.00
I
L--- ,-
-
-
-
I
_
l
Azote apporté = go,04 kg ha-l
E = 1.010 X
sous forme de (NH412 504
Chaque valeur est la moyenne de 8 répétitions.
302
Tableau 36 A
animation de la contribution de la chaux et de fumier à l'enchissement de l'azote
total du sol (selon la figure
271
(1) &ort de fmier
Des doses d'apport identiques peuvent correspondre des quantités d'azote très différentes, les
principales causes de variation étant les pourcentages de mati&re sbche, de terre humif&re et d'azote
total
. Rappelons que la dose apportee est de 10 t ha-I en poids frais tous les deux 'ans.
(2) &Or% de chaux
Apport de 600 kg ha-1 tous les deux ans, de chaux éteinte.
(3) Input d’azote provenant du fmier
Le fumier subissant des pertes importantes dès son apport, variables selon l'époque et le mode
de placement (HAMOND 1932, GANRY et GUIRAUD 1979), nous pdférons évaluer l'input azote "fumier" ,contri-
buant effectivement b l'enrichissement du sol. En revanche, en ce qui concerne l'input N2 fixe
calculé en (4) ci-dessous, son apport au sol étant étalé dans le temps et rdparti de facon assez homogène
dans le sol, nous faisons l'hypothése que les risques de pertes sont tres attinués par rapport au fumier.
L'input azote "fumier" est calculé d'apres GANRY et GUIRAUD (1979). Ces auteurs trouvent pour
un apport de fumier de 10 t M.S ha-I, enfoui , correspondant a 220 kg N ha-I, sans engrais azoté, un enri-
chissement de l'azote total du sol, par rapport au témoin, de +19 X (+Il X sans les résidus de fumier),
soit environ + 100 kg N ha-I an-I dans le sol dtudié (sol sableux "dior"). Qn retiendra donc le coefficient
de transformation de 0,50, & savoir que 2 kg N h a-1 de fumier enrichissent l'azote total du sol dlo 1 kg
N ha-I ,apres un cycle cultural.
Dans une autre expérience étudiant la décomposition de plusieurs matières
végbtalles en sol nu sans engrais azote', on trouve un coefficient de 0,6U au bout d'un an (GANRY 1977).
A Thilmakha, nous estimons donc qu'un apport bisannuel de fumier évalué en azote total entre 40 et BO kg
N ha-I procure un enrichissement du sol compris entre 20 et 40 kg N ha-I 2ans'I.
Il apparait alors intéressant de tester la validité de ce coefficient de transformation sur
l'essai longue dude de Thilmakha en objet et pour cela de comparer deux données ::
- Premiere donnée mesurée : ANt = variation de l'azote total du sol dans le temps parrapport a
un tdmoin
Après six apports de fumier, on trouve sur 40 cm de sol respectivement pour les traitements sans
et avec fumier, 100 ppm d'azote (profil peu différencié) et 125 ppm (130 ppm dans O-20 cm et 120 ppm dans
20-40 «m) (d'aprés WEY 1987 et CISSE 1986), ce qui donne une augmentation d'environ 150 kg N ha-I due au
fumier au bout de onze ans (apres six apports) ;
- deuxieme donnée calculée-: Nt = quantité d'azote total provenant du fumier au b-t de 1: années.
Nous considérons les valeurs suivantes :
A = apport d'azote bisannuel Par le fumier (cette quantité d'azote résulte d'une lbiodégradation
. -_
sur un an du fumier apporte)
c = coefficient de pertes annuel moyen
n = nombre d'apports de fumier
t = nombre d'années
t = 2n
Nt = azote total provenant du fumier au bout de t années
On prend conmie hypothese simplificatrice que chaque apport de fumier A est soumis à une dégrada-
tion exponentielle et tend vers une fraction humique Aw ; au bout de n apports tous les deux ans sur t
années, la quantité d'azote total formée à partir du fumier sera :
Nt = 4:; (A - Aw )ëkti + Ad
Tableau 36 4 (,suite)
Si l'apport de fumier est fa'it en début de cycle de l'année to, Nt est calculé au d6but
de cycle de l'année tn = 2n.
Dans l'essai XI en objet, nous prenons les valeurs suivantes :
- A = 30 kg N ha-l Zans"1 [moyenne admise ci-dessus) ;
- Au= 5 kg N ha-l (valeur estimée) ;
- date du premier apport de fumier : début de cycle cultural 1973 ;
- nombre d'apports = 5 ;
- c = 0,18. Il s'agit de la valeur d'un coefficient de pertes annuel de ll'azote organique du
sol, d'origine vegétale, mesuree expérimentalement apr&s un cycle pluviométrique (GANRY 1977).
L'équation 13 appliquée aux valeurs ci-dessus donne INt = 73 kg N ha-], en debut de cycle de
Vannée 1983. En fin de cycle 1983, apr&s le sixihe apport de fumier r&alis& en début de cycle 1983,
la valeur de! Nt est la suivante :
Nt, = 30 + 73 = 103 kg N ha-1 arrondj a 100 kg N ha-la
Les valeurs de ces deux donnees sont cohérentes, leur difference : 150 - 100 = 50 kg N ha-1
étant due a l'input N2 fixé induit par le fumier.
(4) Input d’azote provenant de la fixaiSon de H2 induite par les amendements
Il s'agit de l'input N2 fixé rIetournant au sol ZI travers la biomasse constituée des
défiolations et des racines a la récolte et ZI travers la biomasse racinaire incorpotie au sol en1 cours
de cycle (exsudats + racines).
Cette Premiere a BtB évaluée en N total par CHARREAU et TOURTE (1967), respectivement en
syst&mes traditionnels et amélior&, à 30 X et 15 X de
N total plante contenu dans les parties
adriennes, donc, exprimée en N2 fixé, II 30 % et 15 % de NdfFix (on admet que les % NdfFix sont sem-
blables).
Cette deuxihme est tr&s variatble, l'exsudation &ant fortement liée aux conditions environ-
nementales
; elle a &é estide dans de!u.u expériences antérieures (a) en vases de végétation, à 30 %
de NdfFix (GANRY 19771, (b) en lysim&tre:s h 38 % de NdfFix (GANRY et GUIRAUD, non publié). Une valeur
de 10 & 50 % de NFix est citee dans la littérature pour les l&gumineuses en général (BIET et BRUNEL
1968, DDMMERGUES et MANGENOT 1970) mais ces derniers auteurs recowaissent que de telles exsuda-
tions sont parfois discr&tes et inexistantes. C'est sans doute pour cet input que l'incertitude est la
plus grande en raison du manque de résutltats expérimentaux, particuli&ement en zone semi-aride.Ceci Btant,
nous estimons la fixation de N2 dans la biomasse racinaire à 30 9: de NdfFix (23 % de NFix dans le système
sol-plante).
Dans l'essai XI B Thilmakha, pour avoir une estimation de l'input N2 fixé retour;nant au sol,
nous devons rappeler les trois syst&mes. t5tudiés : fumure mindrale seule, fumure minérale + chaux et
fumure minérale + fumier, le premier étant assimilé a un syst&me traditionnel (r&g&nératiom nulle), le
deuxi&ne un syst&me traditionnel en cours de rdgén&ation (réglinération faible) et le troiri&me un systeme
en phase de reg&ération avancée assimiltl a un systZ?me ami;liortii. Considérant ces trois gradients dans la
régén&ation : nulle, faible et avanc(e, et compte tenu des r&ultats pr&édents. nous appliquons aux
deux premiers systhmes, assimil& & des syst$mes traditionnels, la valeur de 60 X (30 % + 31) X) de NdFix,
et au système en phase de rég&n&ation avancée (assimilé a un systeme aaiélioré) la valeur de 45 % (15 %
+ 30 X). Dans I'essai x1 en objet, en l'trtat actuel du syst&me,, donc apr&s six amendements du sol (un
amendement tous les deux ans), compte tenu des valeurs pr&cédentes appliquées aux résultat:5 du tableau
26, compte tenu d'un coefficient de pertes Evalué a 15 % (DOMMERGUES et MANGENOT 1970, admettent des
pertes par dénitrification reprcisentant 110 a 15 X de la production annuelle et de l‘apport d'azote ni-
trique), nous admettons les inputs moyens de 5, 19 et 24 kg N ha-1 Eans-I respectivement pour le sol
sans amendement et avec amendements calciques a organiques.
(5) Azote solfourni par le sol a 1 ‘arachide
- - - -
304
Tableau 36 A (suite)
(6) Azote total du sol
L'augmentation de l'azote total du sol estimée a 150 kg N ha-I (voir ci-dessus) est due
aux inputs d'azote provenant de trois sources et imnobilis& dans le sol :
(a) l'input 'fumier" qu'on admettra constant dans le temps en moyenne de 30 kg N ha-I Lans-I,
(b) l'input N2 fixé induit par le fumier est qui est progressif dans le temps durant la
phase de rég&i&ation que nous estimons de 5 a 25 kg N ha-I 2ans'I (voir paragraphe (4) ci-dessus),
[c) l'input azote engrais qu'on estime a 5 kg N ha-1 Zans-I (on fait l'hypothese d'un Nis
de 15 X,
soit au total (a) + (b) + (c) = à 60 kg N ha-1 2ans'I. soit 30 kg N ha-I an"I-
Si on suppose que les conditions énoncées au paragraphe 11.4.2 page53 sont remplies
et que le systeme est proche de son niveau d'équilibre, on peut tenter le calcul du coefficient K2,
en prenant :
- A = 30 kg N ha-1 (systéme avec fumier)
- N au bout de 12 ans proche de Nrc (on fait l'hypoth&se que le système est en fin de
&gbnération)
- profondeur de sol = 40 cm, soit une quantité d'azote total
N = 125 ppm x 6000 t terre ha-I = 750 kg N ha-I,
1'6quation 8 de la page51 devient :
30 = kqx 750
dont la solution est k2 = 0,04
SIBAND (1972) cite par CHARREAU (1974) trouve également un coefficient de 0,04 pour
Yazote dans un sol cultivé de Casamance (Sud Sénégal) ; CHARREAU (1967) trouve pour un sol cultivé
de Bambey des valeurs comprises entre 0,026 et 0,065 ; GREENLAND (1980) cite une valeur moyenne de
0,,04 pour l'Afrique de l'Ouest (variation 0,02 a 0,06).
306
Tableau 37 A
-
-
-
Estimation des inputs et outputs non quantifiés directement analytiquement, utilisés aux tableaux 29, 30
et :31 pages 217, 219 et 222.
(1) pixation symbiotiwe de N, dans la biomasse racinaire (NFix - NdfPix)
Pour l’arachide on se reportera au paragraphe 4 de l’annexe 36 A où les valeurs de 60% et 45%
de MfFix sont esti&s pour les systèmes, respectivement, traditionnels et améliorés. Une autre estimation
de Icet input est donné par application de l’équation 2 (page 49) à l’essai X dans lequel nous avons mesuré
No (et Nt. (les calculs ne sont pas reproduits ici) ; cet input, exprimé en % de NdfFix, est estimé à 14% pour
le soja (soja 1) et 38% pour l’arachide (GANRY et GUIRAUD, résultats non publiés). On remarquera la
similitude des deux estimations pour l’arachide, à savoir 45% et 38% dont la supériorité pour l’arachide
au champ est cohérente du fait de la prise en compte des défiolations.
(2) Fixation asymhiotique et libre de N2 (Nfix dans le système sol-plante et Ndffix dans les parties
aériennes )
Dans les systèmes culturaux étudiés, on considère que l’essentiel de la fixation asymbiotique
et libre de N, se produit au moment de la biodégradation racinaire. En effet, dke part la fixatilon de N,
rhizosplhérique est faible en absence d’inoculation (GANRY 1984), d’autre part l’essentiel des matières
végétales restituées Nr est constitué par les racines des plantes cultivées du fait que pratiquenent aucune
matière végétale n’est restituée au sol dans les systèmes actuellement pratiqués (ALLARD & a. l.982). Ces
racines ont un C/N élevé (50 < C/N < 75) et présentent un trés faible pouvoir minéralisateur (GANRY 1977).
La biomasse racinaire qui reste dans le sol est en fait la somme :
[exsudats organiques t racines biodégradées en cours de cycle t racines visibles à la récolte].
SAUERBECK & a& (1982) ont montré, grâce à des études avec marquage avec carbone radio-actif, que cette
biomasse racinaire équivaut, dans le cas du mil, à 2,5 fois le poids des racines visibles à la récolte,
laquelle biomasse racinaire correspond à 20-40% de la plante annuelle. En absence de résultats pour les
autres plantes, nous admettrons le rapport moyen de 2,5 pour l’ensemble des plantes étudiées :
mil, arachide, soja et maïs.
Au champ, CHARREAU et TOURTE (1967) ont estimé dans l’horizon cultivé, le poids des racines à’un
mil. souna et d’une arachide. Pour le mil, ce poids est respectivement pour une culture traditionnelle et
une culture améliorée, de 0,8 t ha“ et 1,5 t ha-‘, correspondant à un rapport racines/:parties aériennes de
0,ltl et. 0,15, soit, aprés transformation, une biomasse racinaire de 2,0 et 3,5 t ha-‘. Pour l’arachide, en
culture traditonnelle et améliorée, la biomasse racinaire est respectivement de 1,5 et 2,5 t ha’ (rapport
racines/parties aériennes de 0,32 et 0,19). Pour le maïs, on trouve à Séfa une biomasse racinaire dans
307
:Pableau 37 A (suite)
l’horizon O-313 cm de 3,0 t ha ’ (rapport racines/parties aériennes = 0,20) (GANRY 1987 non publié’). Pour le
soja, en absence de données expérimentales, nous admett,rons une biomasse racinaire de 3,0 t ha-’ (rapport
racines/parties aériennes = 0,22) e
IJne expérience en vase de végétation nous a permis d’établ.ir qu’approximatilrement
l’enfouissement
de 1 q de racine (mil en l’occurrence’) induit une fixation de N, dans les parties aériennes de 1,2 1119 d’azote
(GANRY 1984).
Le cheminement de notre calcul est donc le suivant :
-
-
-
-
-- - - - - 1 r---
-7
;néthode d’extrz
1 Héthode isotopique (Y!)
1 1 Héthode isotopique (‘“N) 1
(des racines visibles (
1
appliquée en milieu contrôlé1
1
appliquée en milieu contrôlé1
là la récolte par
1
1 pour déterminer la relation (
1
permettant de quant.ifier
(
1
tamisage sous eau
1 1 de SAUERBECK
1
1
la fixation de N,
I
let flotation
1
)
/
I
l
L - - - - - - - - - J --T
-l
L----i
I (1)
/ (2)
---
1 (3)
$
J,
\\1
Racines visibles
à la récolte -
--> 13iomasse racinaire -
> Ndffix
L’application des méthodes (1) , (2) et (3) est nécessaire à l’évaluation de la hiomasse racinaire
et de Ndffix (N, fixé asymbiotiquement dans les parties aériennes) in situ.
NQS estimations de la fixation asymbiotique de N2 sont de l’ordre de 2 kg N ha-’ 2 ans ’ en
système de culture traditionnelle mil-ara.chide et 7 kq N ha! 2 ans’ en système de culture amélioré mil-
arachide et maïs-soja.
L’utilisation d’un rapport racines/parties aëriennes a priori lié à l’espèce ou à ].a variété
simplifierait les calculs et surtaout nous affranchirait de la fastidieuse détermina.tion in situ du poids
des racines visibles à la récolte. Mais, comme le soulignent WREET & d (1978), si ce rapport est
effectivement lié génétiquement à 1.a plante, il varie considérablement sous l’action des fa.cteurs de
production et du milieu raison pour laquelle le poids des racines visibles à la récolte nous apparaît le
meilleur indicateur, par plante et pour WI certain nombre de situations caractérisées par le milieu ptido-
climatique et. les techniques cultw:ales. Nous avons cité ci-dessus quelques rapports racines/parties
aériennes relatifs au mil, au maïs, à l’arachide et au soja.
308
Tableau 37 A (suite)
(3) Préci&ations (Np)
Parmi les auteurs qui ont mesuré les apports d’azote par les pluies en régions Semi-aride:s à
une saison des pluies (jusqu’à 1300 mm), seuls JONES et BRONFIELB (1970) citent des valeurs non néqliqeables
de 4 à !j kg ha-’ an’ pour une pluviométrie de 1200 mm, à Samaru (Niqéria) ; mais WETSELAAR et HUTTON (1963)
concluent que ces valeurs ne dépassent pas 1 kg ha-’ an-’ sous une pluviométrie de 900 mm en Australie et
PIERI (:1982), au Sénégal, trouve seulement 2 kg ha-’ sur 4 années, sous une pluviométrie de 600 mm à 900 mm.
WETSELAAR et GANRY (1982) soulignent la nécessité de prendre en compte à l’échelle reqionale
les apports atmosphériques de particules sèches dus aux vents chargés de poussières et (aux aérosols,. et par
la même d’appréhender leurs conséquences sur l’érosion ; par ailleurs, l”analyse des eaux de pl.uies doi.t
porter sur l’azote total.
Nous avons retenu les valeurs mesurées par PIERI (1982). Cet input est trés faible et de 13in
inférieur à l’incertitude commise sur les autres inputs.
(4) &g-tes par lixiviation (Nl)
Bans le système de culture de Thilmakha (tableau 29a) ces pertes sont incluses dans les pertes
totales calculées d’aprés l’équation 10 page 52.
Bans le système de culture de Bambey , on utilise les valeurs citées par PIERI (1985)
correspondant une pluvioaétrie semblable.
Pour le système de culture de Séfa, en l’absence de mesures de lixiviation, on ut.ilise les
valeurs c,itées par PIERI (1985) concernant le maïs, majorées proportionnellement à la pluviométrie.
(5) &tes par dénitrification et volatilisation (NV)
Bans le système de culture de Thilmakha (tableau 29) ces pertes sont incluses dans les pertes
totales calculées d’aprés l’équation 10 page 52.
Ces pertes se produisent essentiellement sous forme de dénitrification biologique, favorisée
par les fortes températures et l’hyqropériodisme, favorisée également par les enfouissements de matière
orqanique.
Pour estimer les pertes par dénitrification, il importe d’une part d’évaluer la nitrification
(mais nous ne pouvons évaluer que la nitrification nette) et d’autre part d’évaluer les apports organiques,
source d’azote minéralisable proportionnellement à leur C/N, mais aussi support de la dénitrification
biologique (substances donatrices d’électrons).
309
Tableau 37 A (suite)
La nitrification nette est importante en première phase (30 à 50 jours) dl cycle pluviométrique
durant laquelle des quantités variables dlazote nitrique apparaissent dans l’ensemble du profil. A Eiambey,
en moyenne SU 4 ans, 60 kg N ha-! sont meswés, variant de 100 kg ha ’ en année sèche (1966) à 25 kg
ha’ en année très humide (1967) E à Séfa, une valeur moyenne de 1.50 kg N ha’ est trouvée, réduite sous
mais dont le N total atteint des valeurs importantes (BLGNDEL 1971).
La minéralisation nette de l’azote à partir des ré!;idus végétaux a été évaluée dans une
expérience antérieure en lysimétres (GANR!I 1977}, respectivement à 3 SO, 16%, 25% et 4.1% pour les racine,s de
mil, la paille de mil, la paille de mil compostée et la paille d’arachide. La production d’azote nitrique
peut donc varier énormément en fonction du résidu, Pour le système de culture arac’hide-mil de Thilmakha
(tableau 29), on se reportera au paragraphe 4 ci-dessus pour le calcul des pertes NV. Pour le système de
culture arachide-mil de Bambey, on évalue les restitutions organiques I: (a) pour le mil à 15 kg N ha!
(racines) et 45 kg N ha’ (racines t paillns), (b) , pour l’arachide à 15 kg N ha’ (racines t défiolation)
et 45 kg N ha’ (racines i pailles). Pour le isystéme de culture soja-maïs de Séfa, on évalue les restitutions
organiques (a ) pour le maïs à 20 kg N ha ’ (racines) et 60 kg N ha ’ (racines t pailles), (b) pour le soja
de 50 kg N ha ! (racines t pailles). Compte tenu de ces résultats, l’ordre de grandeur de la dénitrification,
estimé à 12% de l’azote nitrique (DOMHERGUES et HANGENOT 1.970), est le suivant (le pourcentage est appliqué
à N-NO, susceptible d’être minéralisé à partir des résidus végétaux):
I-I
-
-
-
-
système de culture
système de culture
actuellement pratiqué
intensifié possible
(tableaux 29a. 30a et 31a)
(tableaux 29b. 3Ob et 31b)
kg N dénitrifié! ha-! 2ana’
-
-
-
-
-
-
- - - - -
Arachide-mil à Bambey
1 5
.17
Soja-maïs à Séfa
351
42
-.-----I
-
-
-
-
(6) Les nertes azote engrais
Les. pertes azote engrais sous céréales ont été mesuré~es au chapitre IV d’aprés l’é’quation 15
page 54 ; sous légumineuses, ces pertes #sont dues essentiellement à la lixiviation en début de cycle et
estimées’ à 15% de l’azote apporté.
310
PluviomEnie
b m m i NIJ
N3
s
N3 e m
t i s ,N~dhariage
p
i
a
i
s
o
n
IOO-
Pl. malutitt
J
50-
50-
J
10-
10-
I
I
.
.
I . .
I
e-T
J u i t l c t
O c t o b r e
I
Ao01
I
Scptcmbrc
I
--T+
‘S
165mm
221 mm
180nim
4mm
Jour
J o u r
Total pluviomhiquc
: 570 mm
-
-
-
-
-
-
-J
Figure 1 X
: Pluviotitrie de I!ambe~ en 1975 et cycle végétatif du mil. Pluie cunulée tous les trois
jours. Pt = prélèverent de plantes ; Nl, N2 et 113 = apport urée marqué avec ‘“N sur mil.
Essai au chp 1.
Figure 2 A
: Pluviomhtrie de Bambey en 1977 et cycle v@&atif du mil. Pluie cmlée tous les trois
jours. N2 et N3 = apport urée marqu6e avec ‘“H sur mil. Essai au chanp II.
312
Total pluvicduiquc : 387 mm
Figure 3 A
: Pluviotitrie de Barbey en 1980 et cycle v4gétatif du Ul. Pluie cumulée tous les trois
jours. Pt = pr&?vements de solution du sol. N2 et N3 apport sulfate marqué avec ‘91
??
sur mil. Essai au clmp III.
313
,-
---
--
P
,semis
N, 2S j
N, 4S j
-.
Rtcolte
l
r
-
100
I
IF-
1
L-I I I I
h-J-
--*
Juin
Juih
Septembre
oclobre
Novembre
jous
77 mm
I
192 mm
156 mm
23 mm
5s mm
Total phviomètrique : ‘760 mm
-
-
-
-
m--3
Figure 4 A
: Pluviorétrie à Nioro en 1978 et cycle v@&atif du mais. Pluie cunulée tous les trois
jours. N2 et N3 apport urée marquée avec ‘TN SIX maïs. Essai au champ IV.
??
314
Pluviomtuic
m m
îI
Semis N. N.
Buttagc N,
r’
Rtcolte
r
I
i r-
I
I
I /
!
I
i
i
I
I
I
I
i
i
I
I
I
1
IO-
I
I
I
III
Il
l.,
I I
I
>
Juin
Juillel
Août
Septembre
Oc robre
JlWS
105 mm
33lmm
148mm
153mm
28 mm
Total pluvioméuique
: 77 1 mm
Figure 5 A
: Pluviomhrie à Sofa en 1983 et cycle végétatif du maïs. Pluie cumulée tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 = apport urée marquée “N sur maïs. Essai au champ V.
315
.v----__
--
I’luviomèuie
Totalpluviom%uique
: 980 mm
Figure 6 A : Pluviométrie à Skh en 1984 et cycle vkqétatif du mis. Pluie cm&% tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 r: apports urée marquée ‘3 sur rais. Essai au champ V.
316
Semis N, N, Buttage N,
RCco11e
r
r
r
r
I
I
I
I
1
I
i
I
I
I
50-
I
I
I
I
lO-
I
j I
1
I
1 I
I
Juin
Juillef
Août
Seprrmbre
79mm
175 mm
268 -
309 mm
Total pluviom&iquc : 846 mm
Figure 7 A : Pluviow%.rie à Sofa en 1985 et cycle végétatif du dis. Pluie mul& tous les trois
jours. Il, N2 et N3 = apports urée mrquée avec ‘W SU mais. Essai au champ VII.
317
wiomt?tic
mm
mnis
RCCCIIW
- - -
~--~---.
c
I
L
AOOl
-l-J-L-
Septembre
plobrc --+
?igure 8 A : Pluviom&rie de Thilnakba en 3.983 et cycle w$%atif de l’arachide. Essai au champ XI.
3 1 8
h l-l
Juillet
AOGI
Scptembrc
I
Octobre
112mm
228 mm
170 mm
Il mm
Total pluviomhic : 521 mm
Figure 9 A : Pluviomhrie de Elambey en 1975 et cycle végétatif de l’arachide. Essai au chp XIII.
319
Pluviombtric mm
150
Flyaison
100
50
.2-L-4
Septembre
61 mm
Figure 10 A : Pluviométrie de Bambey en 1974 et cycle vbgkkatif de 1’arachi’Je. Essai au. champ IX.
320
I
mm
Soja kwiét& 44 /A / 73
-100
semis
31
R.3
88,RC%.
- 50
I
I
I
I
I I
>
Juin
Juillet
Août
Septembre
y;~ J
76mm
177 mm
23Omm
2oomm
Total pluviomttrique : 722 mm
-
-
Figure 11 A
: Pluviotitrie de Séfa en 1980 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Essai au champ XII.
32 1
Soja vari&! 44 IA 173
Toral pluviomtnique : 1060 mm
-
-
Figure 112 A : Pluviométrie de Séfa en 1981 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. I!&ai au chanp VIII.
322
A-
Soja variété 26 Il2
-100
semis
- 50
I
*
1.
&.
I
Il II
III
I
1,
I
1’)
Juin
luillet
Août
Septembre ) Octobre J
51mm
I
166mm
I
I
375 mm
I
138 mm
90 mm
Total pluviomébique : 820 mm
Fiqure 13 A
: Pluviométrie de Sofa en 1982 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Bai au champ XIV.
323
6.00
a
3.15
Parcelle 15N
1’
Parcelle de rendement
grain et paille
Parcelle de prélévement pour
rendement M.S. en cours de cycle
Figure .I4 Aa : Plan d’une parcelle principale. Essai aux chmp 1.
324
Piqure 14 Ab : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ 1.
sous-parcelle a = b t c t d t e : prélevée au d6wiaqe
sous-parcelle b
: pr6levée à la mtaison
sous-parcelle c
: prklevée à 1’6piaison
sous-parcelle d
: pr6levée ZI la floraison
sous-parcelle e
: prélevée à la maturité
325
.-
--
-
-p--e
ESSAI II
Parcelle lfi N (incluse dans parcelle principale)
- -
Parcelle l5 N récoltée
?
Pied de mil synthkique
1
ESSAI III
Parcelle 15 N (incluse dans parcelle principale)
-
-
?
Pied de mil Souna
Capteur de solutions de sol
k-w
-
-
-
--.-
----.-
Figure 15 A
: Plan des sous-parcelks azote 15. Essai aux champ II et III.
326
ESSAI IV DE NIORO ( 1978 )
Parcelle 15 N ( incluse dans parcelle principale )
CD Pied de Maïs
ESSAIS V, VI ET VII DE SEFA ( 1983,1984 ET 1985 )
k
3.60
Parcelle l5 N ( incluse dans
parcelle principale )
8
8
8
8
Q Parcelle 15 N récoltée
-s--
*
@ Pieds adjacents récolt&
et analysés
8
1.80
21
Pique 16 A : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux chanp IV, V, VI et VIIb
327
!
7
I
1 3
1
6
11
5
1
L-L-L-. 2 11 l
4
--1
1,2, 3,4, et 5
VariMs
6, et ‘7
Reiférences
‘7 Non inoculé
NI
N - engrais 20 kg N ha -t
NZ.
N - engrais 100 kg N ha -l
Figure 3.7 Aa : Dispositif de II’essai azote 15 au champ (cinq variétés de soja. et deux tiltures de
réfbrence a deux nivemx d’azote). Essai au t&mp VIII.
328
1
Ecartement : 50 cm x 5 cm
-
8
i
. . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
. . . . . ..a..........::::
. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
-
-1 Surface recevant l5
Surface recevant N (parcelle entière = Il.4
X Plantes récoltées ( 2 x 16 = 32 plantes )
?
Lignes de bordure ( non rkcolttes
Lignes de bordure ( non
)
Figure 17 Ab
: Plan d’une sous-parcelle azote 15. Essai aux champ VIII.
1
II
4
5 2
3
3
4 2 5
1
NO
Nl
N2
-.-
y2
N2
Nl
-.-
.
. . .
,....
,....
.
<....
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Iv0 :::::
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N o
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Nc
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N2
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.....
.....
, . . . .
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.....
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I . . . .
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.....
.....
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.....
, . . . .
...
.
.....
, . . . .
.....
.....
.
-
1
N2
-
Nl
,
4
6IL
c3\\’
No=0
N2=100kgNhae1
Figure 27 Ac : Dispositif de l’essai rendement (cinq variétés de soja à trois niveaux d’azok). Essai
au champ VIII.
I I I I
I
I I
i
I
f I
I
J
---------------------------------------------------- l- I I I I I I I I I I I I I---------_------------------------------------------
331
Figure 19 Aa : Plan des parcelle principale et sous-parcelle azote 15. Essai aux champ XI.
332
ARACHIDE
Surface totale = 28.80 d
Surface15N = 3.12 m2
Surface S~JIS~~N = 25.68 m2
Figure 18 A : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ IX et XIII.
333
Surfafre recevant l5 N
3
3.00 m2
ii
+
+ ‘+
+
+‘+
+
+
+
+
+
Scxface recevant I5 P
e
0
6.16 In2
?
?
?
00
z:
?
?
0
+
?
?
?
?
?
0
--
0
0
?
?
0
0
J
0
?
???
L
flan des sous-parcelles azote 15. Essai au chas XI.
D
D
Y
Y
Y
Y
Y
H
H
D
H
H
D
H
H
D
D
’ -D : Ligne de bordure
Y : Lignes de rendement
H : Lignes pour 15N
t
4.50
recevant
recevant
15N
pour récoltes en
pour rendement
engrais non
cours de cycle
marque
Figure 20 A
: Dispositif expérimental de l’essai au chaxp XII.
-.Well,~“““--.-----r.rn-“-
-----..---..--
--1-
- l l . . - “ “ . . . - .
-...-
~ ~
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Iw”” . . . ..-l-ux>c<<*~-*y*~l(ILM
33.5
i
2
3
A
1
3
4
2
A
B
c
-,4.
3
4
1
B
C
A
13.50
-
- -1 3.00 1, 3.50
r
-
-
-
33.00
Figure 21 ih : Plan d’ensemble de l’esai au champ XIV.
336
1
r-lr-l
u
I
3.50
1
L-l
1 0.50
ir
11 50
Figure 21 Ab : Plan d’une parcelle principale. Essai au cbaq XIV.
337
0
N
0;
-
--
-
0
A
-,
+------t-
T
T
i
-:
-:
E
D
Parcelle épandage 15 N : 2.50 m x 1 SO m
Parcelle nkolte l5 N : 3.30 m de ligne
.:
--- Lignes de semis
+ + + + Lignes pour rendement 12.20 m de lignse de 0.50 m
Fiqure ;21 Ac : Plan d’une sous-parcel1.e.
Essai au chag XIV.
341
R E S U M E
Les pays de la zone tropicale sèche ouest africaine, doivent faire face à une demande
croissante de céréales dans un contexte agro-socio-économique particulièrement défavorable
à leur production. Les agronomes se trouvent ainsi confrontés au défi de devoir accroître la
production céréalière, avec le minimum d’engrais, et sans entamer le capital sol.
L’objectif du présent travail est l’étude de la répartition et du devenir de l’azote dans
les différents compartiments du système sol-plante en vue d’arriver le plus précisément
possible à la quantification des inputs et des outputs. Les résultats obtenus sont utilisés pour
définir les principes régissant la maîtrise du bilan azoté au niveau des systèmes de culture
céréale-légumineuse étudiés
Ainsi, la démarche adoptée repose sur l’hypothèse qu’une analyse plus fine des
mécanismes régissant le cycle de l’azote, fondée sur les techniques isotopiques, permettra
d’atteindre cet objectif et ainsi de dégager des solutions économiquement acceptables.
Ce travail a été réalisé au Centre National de Recherche Agronomique de Bambey
(Sénégal) à partir de modèles expérimentaux et d’essais aux champs mis en place en qua,tre
zones écologiques du Sénégal : sub-sahélienne (Thilmakha), soudanienne-nord (Bambey).
soudanienne-sud (Nioro) et sub-guinéenne (Séfa).
Le plan de l’étude s’articule autour du thème central de l’optimisation du cycle de
l’azote :
- Optimisation de l’utilisation de l’azote par les céréales,
- Contribution des légumineuses au pool d’azote du sol,
- Maîtrise des flux d’azote dans les systèmes de culture étudiés.
Les principaux résultats sont les suivants :
1) Pour les céréales, il a été mis en évidence que malgré un fort effet direct,
l’engrais azoté sur la céréale est assez mal utilisé, les coefficients réels d’utilisation de l’azote
étant de 25 % (mil) et 35 % (maïs) en moyenne. En revanche, cet engrais a surtout pour effet
de mobiliser l’azote du sol qui constitue 50 % et 70 % de l’azote total respectivement du maïs
342
et du mil ayant reçu une dose d’engrais optimale ou subi-optimale. Par ailleurs, une fraction
notable de l’azote engrais, de l’ordre de 30 à 50 %, est immobilisée dans he sol et pourra
donc: avoir un effet rémanent. Dans différentes situations, cette fraction de l’azote engrais
susceptible de participer au cycle interne de l’azote et de ce fait d’Ê!tre potentiellement
récupérable par les cultures suivantes a été estimé dans une fourchette. Les pertes sont
également importantes et peuvent a.lIer jusqu’à 40 % de l’engrais apporié ; elles sIont dues
essentiellement à la volatilisation.
Des différences existent entrle les céréales ; en effet, la part de l’azote total provenant
de l’engrais chez le maïs est supérieure à celle du mil. De plus, le maïs de par son bon indice
de rendelment, valorise mieux l’azote absorbé, comme BL’ONDEL (1970) l’avait déjà noté.
Ainsi, il est possible de tirer de ces résultats plusieurs enseignements permettant de
rechercher les voies de I’optimisatiion de l’utilisation de l’azote par les céréales :
‘. la réduction des pertes est une voie importante d’économie de l’azote, qui a été
explorée. D’une part, le processus de volatilisation a été étudié en milieu contrôlé, ce qui a
permis d’attribuer l’essentiel des pertes dans l’atmosphère aux techniques cl’apport de l’engrais
en surface. D’autre part, les technilques de localisation de l’engrais ont été étudiées in situ,
permettant de réduire trés sensiblement les pertes dans l’atmosphère, Voi#re de les annuler ;
I l’effet direct de l’engrais azoté n’est qu’apparent. En réalité, l’alimentation a.zotée de
la céréale, comme l’effet de l’apport d’azote, sont régis par le pool d’azote du sol utilisable
par les plantes, évalué par la valeur A. Son rôle semble d’autant plus important que l’indice
de rendement de la céréale est bas. II constitue, à cet égard, un volant de sécurité.
Contrairement à l’enfouissement de paille qui n’accroît pas la valeur A., la paille compostée
l’accroît et contribue de ce fait à renouveler et augmenter l’azote mobilisable.
Ces faits permettent d’affirrnler que la fourniture d’azote à la céréale est tributaire de
l’entretien organique du sol. Dans un contexte de faible disponibilité en résidus organiques
et fumure azotée il faut tenter d’assurer cet entretien en
compostant les pailles
directement ou par l’intermédiaire des animaux (fumier) et en maximisant la source d’azote
exogène constituée par une légumineuse en rotation avec la céréale.
2) IPour les légumineuses, la technique isotopique (‘“N) a permis I’evaluation de! la
fixation dle N, à l’unité de surface! sur le cycle. II devenait ainsi possible de quantifier la
contributilon de cette fixation au pool dl’azote du sol à l’aide d’un certain nombre d’estimations
sur la biolmasse racinaire, et d’étudlier l’incidence des facteurs qui la contrôlent.
343
Parmi ces facteurs, il a été mis en évidence :
(a) des différences variétales chez le soja : la fixation peut assurer de 73 à 81 % de
I,‘alimentation azotée et l’indice de rendement (donc, la part exportatrice) va de 79 à 85 %.
l3ien que ces différences ne soient pas très élevées, ceci engage à rechercher des variétés de
légumineuses à fort pouvoir fixateur de N, et dont l’exportation d’azote en condirions de
culture n’excède pas la fixation ;
(b) le fort effet dépressif de la sécheresse, qui affecte la fixation avant la croissance,
et peut entraîner un surcroît de l’alimentation azotée aux dépens du sol. Cet effet peut être
<aggravé par des apports d’engrais en surface ;
(c) l’importance de la fertilisation phosphatée, dans des sols souvent carencés en
phosphore, qui accroît le rendement mais sans modifier l’équilibre entre les deux sources
d’azote:
(d) l’impact d’une inoculation du sol lorsque le rhizobium spécifique fait défaut ;
(e) l’amélioration apportée par l’inoculation par des champignons mycorhiziens dans
les sols où leur potentiel d’infection est faible. L’accroissement de la part de N, fixé dans
l’alimentation de la plante (% NdfFix) amène à distinguer toutefois l’effet mycorhizien du simple
effet phosphate ;
(f) l’effet inhibiteur de l’azote minéral dans le sol, qui, rend délicate la pratique des
fumures starter, mais dont l’effet peut être réduit par la culture associée céréale-légumineuse
et uln choix variétal judicieux (voir ci-dessus).
Ainsi, il apparaît que certains facteurs n’agissent sur la fixation que par la modification
du rendement et de la demande de la plante, ce sont des facteurs d’intensification, alors que
d’autres ont un effet plus particulier sur l’équilibre des sources d’azote (fixa.tion de Ni, et sol).
Ces derniers doivent plutôt être considérés comme des facteurs d’économie d’azote.
3) Pour les systèmes céréales-légumineuses, la connaissance de ces él4ments a
permis de quantifier les flux d’entrée (inputs) et de sortie (outputs), à partir desquels il est
possible de raisonner une stratégie d’économie de l’azote :
(a) il est possible de limiter les pertes d’azote par localisation de l’engrais ; des
applications d’engrais sur la céréale, trés efficaces économiquement sont alors envisageables:
344
(b) il est possible d’accroître la fixation de N, pour alimenter le pool d’azote du sol,
et la part qu’il prendra dans la satisfaction des besoin en azote de la ctiréale, et en fin de
compte limiter l’usage de l’engrais. Tout revient alors à un déplacement de consommation
d’azote 8 partir du sol, de la légumineuse vers lia céréale, qui accroît la part de la. fixation
(source gratuite) et limite celle de l’engrais (source coûteuse). Les pertes d’azote, toujours
liées au niveau de l’apport, seront d’e surcroît diminuées.
C:ependant un tel système suppose réunies deux conditions :
(c) l’exportation d’azote pa.r la légumineuse doit être inférieure à la fixation1 de N,,
(d) l’azote minéral du sol ne doit pas être limitant de la fixation de N,, et pour cette
raison, I’a.zote minéralisable du sol ne peut être trop élevé.
Finalement, ces deux dernière conditions limitent le système à un niveau semi-intensif.
Une façon d’en repousser les limites serait d’intervenir sur les facteurs qui déplacent I’léquilibre
de nutrition azotée de la légumineuse en faveur de la fixation de N, (choix variétal,
champignons mycorhiziens, techniques d’évitement de la sécheresse), et de la céréale en faveur
de la source sol (étalement de la demande dans le temps, systèmes racinaires). Bien entendu,
cette stratégie trouve aussi une limite en fonction des conditions pédoc’limatiques (texture,
régime pluviométrique, cultures possibles).
Pour établir les bilans sur lesquels se fonde le raisonnement,, ;j, côté des termes
directement déterminés, il a fallu reclourir à un certain nombre d’estimations pour compenser
les lacunes de connaissances actuelles de certains processus.
La lixiviation de l’azote du sol peut être un terme important dont la quantification
pose de sérieux problèmes de méthode, et dont la prise en compte de la variabilité implique
de longues séries de mesures. La bliomasse racinaire, dont l’évaluation est difficile in situ est
est indispensable à l’estimation de la part de Kazote fixée et restée dans, le sol. La fixation
rhizosphérique en est également tributaire. Enfin, la dénitrification est trc!s dépendante des
conditions physicochimiques et des apports de matière organique fraîche métabolisable.
En application, il est montré un exemple de régénération d’un sol dégradé, par
l’amendement organique (fumier) par effet direct imais aussi et surtout par effet induit sur la
fixation cle N, de l’arachide. L’exemple d’un système mil-arachide dont le bilan azoté,
déficitaire, exige, au minimum:, la lrestitution des pailles (ce qui pose le problème de leur
transformation et de l’incorporation au sol) est @aIement montré.
345
IEnfin, la fragilité des systèmes maïs-soja et, en conséquence, l’obligation de recourir à des
Lechniques efficaces d’apport d’azote (inoculation et fumure organique du soja, fertilisation
(azotée optimale du maïs).
Cette approche conduit à l’élaboration d’un schéma sur lequel les situations réelles
peuvent être raisonnées. Elie implique en corollaire la connaissance du déterminisme des
ldifferents éléments de ce schéma, sans doute d’autant plus aisée à réaliser que l’on s’adresse
à des processus élémentaires. II devrait alors être possible d’accéder à une modélisation
s’appuyant sur ce schéma et quelques indicateurs simples.
Mots clés : Sénégal, Cycle azote, Céréales, Légumineuses, Engrais azoté, Fixation de N,,
Coefficient réel d’utilisation, Immobilisation, Pertes, Valeur A.
In upland tropical sandy soills of West Africa, the real nitrogen recovery for cereals is
much Iess than we expected because the crops such as Pearl millet and maize use
respectively 25 and 30 % of applied fertilizer nitrogen according to the farmers.’ methods
recommendation. Nitrogen fertilizer application to the soil increases the soil nitroglen uptake
by the trop (this term is named by the author “available nitrogen pool”) probably (due to the
root system extension and the pritne effect. A large part of the applied fertilizer to the soi1
(about 30 to 50 %) is immobilized by microflior,a.
Ammonia volatilization from urea is studied in greenhouse experirnent (simulation of field
conditions). It could reach 40 % (of the broadcasted N-urea in sandy soil (this technics is the
one recommanded for the farmers of Senegal). The nitrogen fixed by groundnut olr soybeans
represents 20 to 80 % of the N, uptake by the crops.Changes in the magnitude of this process
are important. Certains major factors contributing to the fixation such as the presence of
effective specific rhizobium strains, the minerai soil N, the varieties, the fertilizers N, the
manure and liming, were studied.
From those results, the author have recommended methods which cari irnprove the
nitrogen trop nutrition by controlling the nitrogen balance at the level of the agricultural
system. The principles of these methods were tested in situ. The results also show that the
nitrogen balance in the upland tropical soil is, negative in most cases which often explain the
reduction of the total soil nitrogen pool during years of cultivation. AII these aspects have
shown that the use of grain legwme is becoming the key of maintaining the nitrogen balance
of the upland tropical soi1 of West Africa.
Key wlords : Senegal ; Cereals ; Grain legumes : Nitrogen fertilizer ; N, fixation ; Real nitrogen
recovery ; Nitrogen balance ; Immobilisation ; Volatilization.
351
TABLE DES MATIERES
A v a n t - p r o p o s e t r e m e r c i e m e n t s
A b r é v i a t i o n s u t i l i s é e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B
Glolssaire
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..~.........
12
IN-JRODUCTION GENERALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
CHAPITRE 1 - CADRE DE L’ETUDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
1.1 - Le milieu climat - sol - véaétation ...............................
28
1.1.1 - Le climat ..............................................
28
1.1.2 - Les sols .............................................
33
1.1.2.1 - Caractéristiques des sols sur table
quaternaire
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*....*.
33
1.1.2.2 - Caractéristiques des sols sur Continental
Terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
1.1.2.3 - Evolution annuelle du taux d'azote minéral
des sols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
1.1.2.4 - Description des sols des différents essais . . . .
36
1.1.3 - La végétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
1.2 - Situation aaricole céréalière Présente et en persoective
au
Sénéqal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
CHAPITRE II - LES ELEMENTS DU BILAN AZOTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
11.1. Les anoroches du bilan de l'azote dans l'asrosvstème
........... 4,
47
11.1.1. Bilan sur plusieurs années (première approche) ........
47
11.1.2. Bilan réel des différents flux d'azote (15N)
(deuxième approche) ..................................
49
11.1.3. Bilan "troisième approche" : détermination des
outputs inconnus ....................................
)I
52
11.2. Bilan de l'enqrais azoté dans le svstème sol-plante .............
52
352
C H A P I T R E I I I : TECHNIOUES ET METHODES
. . . . . . . . . . “ . . . . . . . . . . . .* <....*.., .
56
III.1 - 'Jechniaues AnalWiaues -......*......,........*.......,........
58
III-l.1 - Définition ................. ........................
58
III.1.2 - Dosages chimiques ............... ....................
58
III.1.3 - Dosages isotopiques .................... ............
59
III.2 - Miéthodes isotopiques de quantification et d'interorktation . . . .
62
III.2.1 - Méthode isotopique de quantification du pool
d'azote du sa1 : concept de la valeur A . . . . . . . . . . . .
62
111.2.2 - Méthode isotapique de quantification in situ
de la fixation de N, . . . . . . ..s..Y.Y.................
63
111.2.2.1 - L'engrais azaté est la source d'azote 15 . . . . 64
111.2.2.2 - L'engrais azoté immobilisé dans le sol
est la source d'azote 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
III.2.3 Méthode isotopique d'évaluation d'un facteur du
milieu, d'une variété ou d'une technique
culturale sur le critère de l'utilisation
optimale de l'azote . . . ..*.....1.1.<...................
67
111.2.3.1 - CérBales ........ .............................
67
111.2.3.2 - Légumineuses ................................
68
III.3 - Erreurs analvtique - Ibaitement statistiaue des résultats
. . . . .
70
CHAPITREJf - OPTIMISATION DEJs’UTILISATION DE L’AZOTE DES ENGRAIS ETIN
SOL DANS LES SYSTEMES SOL--PLANTE NON FIXATEURS DE N, . . . . . 73
IV.1 - &s dispositifs exoérimentaux
<, . , ,, . . . . . . . . . . . . a.. a. <. . . . . . . . . . , . .
75
IV.l.l. Essai au champ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77
IV.1.2. Essai au champ II ........................................
IV.1.3. Essai au champ III ...... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
IV.1.4. Essai au champ IV ......................... .............
80
IV.1.5. Essais au champ V, VI et VII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
IV.2 -' Djsponibilité et utilisation de 1"azote provenant du &
et de l'enarais . . . ...<. *......*.*....*..*..a.. a....,.......... I..
85
IV.2.1 - Disponibliliti! de l'azate sous cultures
de mil et de maïs
Essais alu champ 1 à VII . . . .."....*e....*............
87
IV.2.1.1. Rendement, productivité et rentabilité
de! l'engrais ..................................
87
IV.2.1.2. Coefficient réel d'utilisation
de l'engrais ..................................
92
IV.2.1.3. Immobilisation de l'engrais ...................
IV.2.1.4. Efficience de l'engrais .......................
9:
IV.2.1.5. Fourniture d'azote par le sol .................
1.03
353
IV.2.1.6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
106
IV.2.2 - Variabilité spatiale. Essai au champ IV .............
109
IV.2.2.1. Coefficient réel d'utilisation
de l'engrais ..................................
109
IV.2.2.2. Immobilisation de l'engrais . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
110
IV.2.2.3. Efficience de l'engrais . . . . . . . . . . . . . . ., . . . . . . . . 110
IV.2.2.4. Fourniture d'azote par le sol .................. 110
IV.2.2.5. Conclusion .....................................
116
IV.2.3 - Lixiviation de l'engrais. Essai au champ III . . . . . . . . 116
IV.2.3.1. Lixiviation en cours de cycle et
utilisation de l'engrais par la plante ........ 116
IV.2.3.2. Profondeur de lixiviation de l'engrais ........ 118
IV.2.3.3. Conclusion ....................................
120
IV.2.4 - Volatilisation de l'engrais.
Essai en milieu contrôlé . ..e..S...................S. 120
IV.2.4.1. Facteur sol ...................................
123
IV.2.4.2. Facteur placement .............................
123
IV.2.4.3. Facteur dose ...................................
123
IV.2.4.4. Discussion - conclusion .......................
126
IV.3. Optimisation de l'utilisation de l'azote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..a.. 129
IV.3.1. L'enfouissement de paille est-il bénéfique ?
Essai au champ II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
IV.3.2. Le compostage de la paille améliore-t-il
l'efficience de l'azote ?
Essai au champ II . . . . . . . . . . . . . . . ..*...........d>....~*. 136
IV.3.3. L'effet du compost est-il accru par
les application répétées ?
Essai au champ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*...... 138
IV.3.4. Optimisation de la méthode de placement de l'engrais.
Essais au champ V, VI et VII . . . . . . . . . . . . . . ..".*...... 142
IV.3.1.4.1. Rendement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*........ 143
IV.3.1.4.2. Coefficient réel d'utilisation
de l'engrais . . . . ..a.................... 144
IV.3.1.4.3. Immobilisation de l'engrais . . . . . . . . . . . . 144
IV.3.1.4.4. Efficience de l'engrais . . . . . . . . . . . . . . . . 145
IV.3.1.4.5. Valeur A et efficience relative
de l'engrais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
IV.3.1.4.6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*...... 147
IV.4. Conclusion du chapitre IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
149
VCHAPITRE
: CONTRIBUTION DES LEGUMINEUSES AU POOL D’AZOTE DU SOL . . ..u 151
V.l - Disoositifs expérimentaux .......................................
156
V.l.l - Essai au champ VIII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
158
v.1.2 - Essai au champ IX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
3.54
V.I.3 - Essai en lysilmètre X . . . . . . . . ..*....................... 162
V.1.4 - Essai au champ XI . . . . . . . . . . . ..O.S.Y....
. . . ..*........ 1.63
v.1.5 - Essai au champ XII . . . . . . . . . . ..".............*......... 164
V.I.6 - Essai au cham,p XIII . . . . . . . . ...“. . . . . . . . ..I . . <a . . . . . . <, . 166
V.1.7 - Essai au Cham)p XIV . . . . . . . . . . .."..........#..........*. 167
V.2 - mrix variétal - Essai au champ VIII . . . ..-.............*........ 170
v.3 - Contraintes du milieu . ..*.U....I.........U......................
176
v.3.1 - Contrainte chimique ."...... . . . . . . . . . . . . . . . . ..a . . . . . . . .
178
V.3.1.1 - Probleme de l'azote minéral du sol . . . . . . . . . . . . 178
V.3.I.I.l - Faut-il augmenter 1"azote minéral en
apportant des engrais azotés ?
Essai au champ IX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
178
V.3.1.1.2 - Faut-il réduire l'azote minéral
en pratiquant la culture associée
légumineuse-céréale ?
Essai en lysimètre X . . . . . . . . . . . . . ...*.. 182
V.3.1.2 - Amélioration de la fertilité par l'a,mendement
calcicque et organique.
Essai au champ XI . . . . . . . . . . . . . . . . . ..a......... 189
V.3.1.3 - Amélioration de la fertilité par le phosphatage.
Essai au champ XII et XIV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
V.3.2 - Contrainte biologique .s,...........e..................
X96
V.3.2.1 - Les sols n'ont pas de rhizobiums spécifiques.
Essai au champ XIV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
196
V.3.2.2 - Les sols sant défavorables à la nodulation
et à la fixation de N,.
Essai au champ XI ..e..<, . . . . . . . . . . . . . . . . . ...*.. 197
V.3.2.3 - Les sols sont bien pourvus en rhizobiums
mais on veut accroître leur efficience.
Essai au champ XIII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
198
V.3.2.4 - Les sols sont dépourvus ou mal pourvus
en champignons mycorhiziens
Essai au champ XIV . . ..a . . . . . . ..a *..........a . . 198
V.3.3 - Contrainte climatique . . . . . . . . . ..e.*..................
202
V.3.3.1 - Relation entre la pluviométrie et
la fixation de Iv,.
Essais IX et XIII. Essais XII et XIV . . . . . . . . . . 202
V.3.3.2 - Déficit hydrique et fixation de N,
en cours de cycle.
Essai XIII . . . ..a.........e.a..................
206
V-3.3.3 - Conclusion . . ...* . . . . . . . ..".Y.................. 207
V.4 - Conclusion du chapitre w . ..I.S...S.......*.O.S...................
207
355
CHAPITRE VI - MAITRISE DES FLUX D'AZOTE DANS TROIS SYTEMES FE CULTURE.
VI.1 -. princioes réaissant la manioulation des flux d'azote
dans les systèmes de culture . . . . . . . . . . . . ..*.................... 214
VI.2 -. Aoolication des orincioes définis ci-dessus à trois
svstèmes de culture . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*...................... I, *
21'6
VI.2.1 - Le système de culture mil-arachide de Thilmakha en
zone sub-sahélienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
216
v1.2.2 - Le système de culture mil-arachide à Bambey en
zone soudanienne nord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..".....B a 218
VI.2.3 - Le système de culture maïs-soja à Séfa en
zone sub-guinéenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.1...,,. 221
VI.3. - Conclusion chapitre VI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..a..
223
CONCLUSION GENERALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
226
Biloliagraphie .........................................................
234
Annexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
256
Résu& ................................................................
341
Suwnary ...............................................................
347
Talble des matières ....................................................
351
GwlOd3’t3
DE DOCTORAT D’ETAT ES SCIENCES NATURELLES
PRESENTEE
A L’UNIVERSITE DE NANCY I
,.*,-.-y .i...*‘*--
Par
Francis GANRY
POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR ES SCIENCES
APPLICATION DE LA METHODE ISOTOPIQUE
A L’ETUDE DES BILANS AZOTES
EN ZONE TROPICALE SECHE
I
Soutenue le 8 janvier 1990 devant le jury composé de :
M M . A . HERBILLON
Président
Y .
DOMMERGUES
Rapporteurs
G. GUIRAUD
l
F. JACQUIN
c . PIERI
G. PIZELLE
Examinateurs
L . SARR
P . SIBAND
“Nulle question n’est plus intéressante en agriculture que celle de l’origine cde Ikzote
des végétaux”.
Marceiin BERTHELOT (1898)
“Pour qui parcourt ce grand Territoire, en saison sèche et sous le souffle de
I’Harmattan, le seul réconfort est la pensée, qu’avec les pluies, des centaines de milliers
d’hectaws désolés en ce mIornent, se recouvriront à nouveau comme chaque année d’un
immense t.apis vert, constellé de fleurs couleur d’or qui enfouiront discrètement sous les sables
arides, la vie de demain”.
P. LUCAS (1956)
AVANT- PROPOS
Le présent travail a été réalise au Centre de Recherches Agronomiques de Bambey
(C.N.R.A) au Sénégal de 1972 à 1985.
Avant toute présentation de ce travail, nous voudrions en évoquer la genèse et montrer
comment il s’inscrit dans une série d’études faisant une large part à l’approche systèmique,
de l’écologie microbienne des sols au système agraire, afin d’en tirer des ‘lois de
comportement’, fondement nécessaire de toute optimisation ou intensification rationnelle.
Sous l’impulsion de Y. DOMMERGUES, la biologie des sols s’élargit au système sol-
plante donnant naissance à l’écologie microbienne des sols (DOMMERGUES et MANGENOT
1970). Cette nouvelle approche systémique apporte en ce qui concerne la zone tropicale
sèche, un véritable bouleversement dans l’exploitation agricole des sols sableux, du moins leur
possibilité d’exploitation, sols sableux pourtant réputés biologiquement peu actifs dont “la vie
microbienne présente une activité réduite” (BOUYER 1951). A la classique notion de “quantité”
de micro-organismes sur laquelle se fondait S. BOUYER, Y. DOMMERGUES ajoute la notion
d”‘activité” microbienne. Prolongeant les travaux de DROUINEAU (1953) et de BIRCH (1958),
il met en évidence, et dans son sillage au Sénégal D. BLONDEL et G. JUNG, en particulier,
deux processus capitaux. Le premier concerne I”explosion’ biologique, intense mais
éphémère, qui suit la première pluie, avec ses conséquences pour la plante : favorables
(nutrition minérale et azotée, enracinement) et défavorables (dénitrification et lixivlation) ; le
second processus est l’effet rhizosphérique, prenant en quelque sorte le relais du premier.
Plusieurs pratiques culturales dont le bien-fondé s’était certes déjà vérifié dans leurs
conséquences agricoles, ont été validées par la suite, par la mise en évidence du “pic de
minéralisation” ou “flush d’azote minéral”, effet de cette “explosion” biologique, et par la mise
en évidence de la minéralisation rhizosphérique.
Parallèlement à cette évolution de la biologie des sols, sous l’impulsion de R. TOURTE,
la recherche agronomique relative à l’amélioration de la productivité des sols tropicaux se
modifie considérablement dans le temps & dans l’espace (TOURTE 1965, TOURTE et a/. 1971,
TOURTE et BILLAZ 1982).
On voit alors apparaître au Sénégal une première génération d’essais de longue durée
comprenant les essais dits “amélioration foncières” et les essais “systèmes de culture”.
L’essai de longue durée en pllus de son rôle de démonstration permanente in situ, et en 1~11~s
de son rdle de référentiel technique (se valorisant au fil des ans et apportant des données
généralement fiables pour UPI itinéraire technique donné dans un environnement donné), peut
être considéré au bout d’un certain temps comme un sytème de culture, proche de son niveau
d’équilibre, ayant engendré un agrosystème. Cet essai Con:stitue alors un milieu potentiellement
riche d’enseignements. C’est ainsi que furent analysés les effets cumulatifs des precédents
culturaux et des pratiques culturales (NICOU 1978, SARR 1981, WEY et a/. 1987, CHOPART
et NICOIJ 1987, CORTIER et a/. 1988 et PIERI 1989).
L”essai de longue durke est la pièce maîtresse de notre dispositif expé!rimental
in situ ay,ant permis les recherches ci-aprés développées.
De plus en plus s’est imposé la nécessité d’étudier la plante, non plus de façon isolée,
mais comme élément d’un système, avec les autres plantes qui l’accompagnent dans le ternps
(culture en rotation et parfois culture dérobée) ou dans l’espace (cultures associées).
Ce principe a guidé nos recherches sur l’économie de l’azote en culture
céré;alière.
Dans l’espace, toujours à l’instigation de R. TOURTE, on a voulu dépasser l’échelle de
la parcelle, pour s’intéresser au bassin versant et au système agraire que nous évoquons au
chapitre II Les Unités Expérinnentales furent alors créées,. Cette approche systémique du
milieu rural A plusieurs échelles commandera par la suite de toujours bien préciser à
quel niveau se situe l’évaluation (du système Comm(e nous le rappelle PIERI dans son
étude sur les bilans minéraux (PIERI 1985).
Ainsi naquit la “démarche système” intégrant ces deux processus qui s’inscrivent dans
le temps et dans l’espace; notre démarche scientifique y est conforme (voir introduction
générale ci-aprés).
C’est sous l’impulsion dynamique de ces deux écoles que I’IRAT* se met en devoir de
résoudre la contradiction apparente d’un accroissement de la production céréalière dans une
situation de recession des engrais azotés, suite à une augmentation des prix clue à la crise
pétrolière lcle 1973 ; récession aggravée par les conséquences économiques désastreuses de
la sécheresse. L’IRAT, afin de permettre la réalisation de tels programmes dans des structures
É!trangères, met en place à ce moment-là, avec l’accord du Sénégal, ses programmes, dits
“,article 8”, toujours en vigueur, sans lesquels ces recherches n’auraient pu aboutir. Ainsi, avons-
nous mis en oeuvre en 1974 un programme à long terme sur l’économie des engrais azotés
et le maintien de la fertilité azotée des sols qui vient de donner naissance au présent mémoire
dont les Wavaux se sont échelonnés sur quatorze années. II nous fallait obtenir des résultats
convaincants ayant un impact agronomique susceptible d’être évalué économiquement et
surtout applicables en milieu réel. L’azote étant l’élément étudié, il était donc nécessaire de
quantifier les principaux processus relatifs aux inputs d’azote dans le système de culture,
c’est-à-dire l’apport d’engrais azoté et la fixation symbiotique de N,. Dans cette démarche :
- nous nous sommes tournés vers le C.E.N de Cadarache* avec lequel naquit: une
collaboration incessante et fructueuse (G. GUIRAUD) ;
- nos requêtes ont toujours reçu un écho favorable de la part de I’AIEA* qui a
approuvé nos travaux et reconduit plusieurs programmes coordonnés quadriennaux assortis
d’une aide matérielle considérable ;
- nous avons suscité la création du laboratoire de rhizobiologie appliquée du CNRA
de Bambey, complémentaire a celui de I’ORSTOM* de Dakar à orientation plus fondamentale,
et avons pu réaliser nos premières mesures de fixation de N, sur légumineuses in situ par la
méthode dite à I”‘acétylène” et par la méthode isotopique (à Séfa en 1973). Pour la première
méthode, c’est grâce aux techniques mises au point au C.P.B de Nancy* puis à I’ORSTOM de
Dakar (Y. DOMMERGUES, J. BALANDREAU et G. RINAUDO) ; pour la seconde méthode, c’est
grâce à l’appui financier et méthodologique de I’AIEA* ;
- plus récemment nous avons entrepris une collaboration avec I’IFDC*, dont une station
est basée à Lomé (Togo) pour ses travaux sur le continent africain.
Pour l’étude des thèmes plus fondamentaux tels que phytotoxicité et allélopathie,
fixation de N,, matière organique du sol, nous avons dû collaborer avec d’autres Centres de
recherche ( C.P.B de Nancy, ORSTOM de Dakar, C.R.A de BRAUNSHWEIG en République
Fédérale Allemande*).
4
R E M E R C I E M E N T S
Je tiens à exprimer ma profonde gratitude à toutes les personnes qui, à des
degrés divers, à différentes étapes de l’évolution de ce travail, m’ont accordé leur
temps et fait bénéficier de leurs conseils-
C’est d’abord à Mr. Y. DOMMERGUES
à qui je dois mon entrée à I’IRAT ainsi
que l’initiative et la direction scientifique de cette thèse, que j’exprime toute ma
reconnaissance.
J’exprime mes plus vifs remerciements :
au Pr. F. JACQUIN et au Pr. DUCHAUFOUR, mes professeurs d’agrologie et
de pédologie, qui sont à la base de ma formation en science du sol ;
au Pr. A. HERBILLON, Directeur du CPB de Nancy pour avoir accepté de
présider ce jury et pour l’attention bienveillank qu’il a portée à la réalisation de
cette thèse.
au Pr. G. PIZELLE, Maître de Conférence à l’université de Nancy l qui m’a fait
l’honneur de juger cette thèse.
Je remercie la Direction Générale de I’ISRA, en particulier Mr. P.L. SARR,
Directeur de recherche sur les Systèmes Agraires et /‘Economie Agricole et Mr. M.
SONKO, Chef du Centre de Recherches Agronomiques de Bambey, pour l’appui
inestimable et la confiance qu’ils m’ont accordés.
Je remercie le Directeur Général du CIRAD, et plus particulièrement Mr.
CHARREAU, Directeur de I’IRAT, pour l’intérét qu’il a toujours manifesté à mon travail.
Mes remerciements vont également à Mr. TOURTE qui dans ses fonctions
successives à la direction de I’IRAT, au Sénégal puis en France, m’a toujours
encouragé dans mes travaux en favorisant notamment les recherches de base qui ont
permis l’introduction des techniques isotopiques et microbiologiques au CNRA de
Bambey.
II m’est agréable de remercier le Dr. Paul VLEK de I’IFDC, le Dr. Y. BARRADA
de t’AIEA maintenant à l’Université du Caire, et le Dr. S. DANS0 de I’AIEA auxquels
je dois la réalisation d’une partie importante de mon programme sur les céreales et
,fes légumineuses. II m’est agréable de remercier également le Pr. H. SOCHTIG avec
ilequel j’ai eu des échanges scientifiques extrêmement féconds et qui m’a permis
notamment de résoudre I’enigme des pertes d’azote engrais en sol acide.
Que tous mes collegues qui m’ont aidé et guide trouvent ici l’expression de
mon amiti’é :
Gi. GUIRAUD du CEN de Cadarache qui m’a riritié aux techniques isotopiques
à Cadarache et à Bambey, et m’a apporté l’appui indispensable dans le choix des
Iméthodes et la réalisation de nombreuses analyses isotopiques. Ses exfgences
,anafytiqws m’ont conduit à observer davantage de rigueur lors de la préparation des
cdistillats azote 15 et à vérïfier sans cesse les résultats obtenus. Notre collabaration
ne s’est jamais démentie et dure toujours ;
Ch. PIERI de I’IRAT qui m’a accordé sa confiance, soutenu dans des moments
(difficiles et m’a fait l’honneur de juger cette thèse ; il m’a permis l’approche de
L’univers des modeles, des cycles et des bilans et m’a fait découvrir des horizons
nouveaux ;
P. SIBAND de I’IRAT qui a toujours trouvé le temps de me recevoir et m’a
apporté fa lumière sur de nombreux problèmes. Je lui dois de nombreuses idées
recueillies lors de fructueuses discussions et suis heureux d’avoir bénéficié de son
esprit crïtique ;
J. W E Y d e I ’ I R A T , m o n p l u s p r o c h e
et infa tigabfe collaborateur,
agrorhizobiologiste de prolession mais paysan dans l’ame, dont le travail accompli
dans le programme légumineuse a été trés efficace ; son sens agronomique a
grandement contribué à la réussite de nos cultures ;
R. OLIVER de I’IRA’T, des doigts de chimiste mais un regard d’agronome qui
m’a toujours apporté I’eppui indispensable de son laboratoire et utilement conseillé
dans mes analyses eau-sol-plante ;
J.. PICHOT, Directeur scientifique du DSAICIRAD, qui a toujours montré une
grande disponibilité po’ur me recevoir, m’écouter et me “semoncer’ à l’occasion, mais
6
toujours dans un esprit constructif avec notamment un appui bibliographique
incessant ;
R. NICOU de I’IRAT, alors Chef du Groupe Amélioration du Milieu au CNRA
de Bambey qui encouragea la recherche de base au Sénégal et me conseilla
judicieusement dans mes débuts sur le terrain tout en déplorant ‘ma dispersion’.
La bonne réputation de notre laboratoire de biochimie des sols du CNRA de
Bambey doit beaucoup à la compétence et au dynamisme de Madame Fatou GUEYE,
mon assistante. Grace à sa solide expérience en techniques et technologie
isotopiques (école de Cadarache), son action a été déterminante dans la mise en
place et le suivi des essais azote 15, ainsi que dans la gestion de l’épais dossier
analytique. Je lui dois la réalisation technique des nombreuses analyses chimiques
aidée en cela par une équipe dont elle assure la supervision avec toujours bonne
humeur. Je tiens à la remercier tout particulièrement.
J’associe à mes remerciements Mme Aminata BADIANE de I’ISRA qui m’a
grandement déchargé de mes têches de chef de service durant la période
rédactionnelle de ce mémoire, Mr. Limamoulaye CISSE de I’ISRA pour ces précieux
conseils scientifiques, Mr. H-G. DIEM microbiologiste à I’ORSTOM de Dakar : ensemble
nous avons montré l’impact agronomique (sur le soja) des champignons mycorhiziens,
MM. J. LARCHER et G. POCTHIER représentants de I’IRAT au Sénégal mais aussi
agronomes tournés vers l’application, lesquels m’ont fait profiter de leur expérience
de terrain.
Que soit remercié aussi trés chaleureusement tout le personnel du laboratoire
de triochimie des sols du CNRA, notamment Mr. Samba CISSE, technicien supérieur
et MM. Saliou FAYE, Omar TOURE et Ibrahima SANE techniciens, pour leur travail sur
le terrain et au laboratoire, ainsi que le dactylographe Isidore NDIONE.
Je n’aurai garde d’oublier Mme Claude GANRY, mon épouse, qui s’est chargé
de fa saisie informatique et de la mise en page du mémoire, Madame Elisabeth
ROLLAND et Mr. Ch. GOUNEL pour leur précieuse collaboration à la réalisation
technique du document.
Je ne saurais oublier mes amis et ma famille qui par leur patience m’ont aidé
et n’ont jamais cessé de participer dans l’ombre à ce travail.
Enfin, je dédie ce mémoire à Mr. Youssouph NDIAYE, technicien de I’ISRA
dont la compétence, l’abnégation, la disponibilité et l’esprit critique ont été essentiels
dans l’acquisition de mes résultats.
A B R E V I A T I O N S U T I L I S E E S
1 - Enarais azoté
F
= Désigne l’engrais azoté.
CAU
= Accroissement de l’azote total des parties aériennes de la plante pour
100 kg d’azote engrais apporté, appelé coefficient apparent d’utilisation
de l’azote engrais.
CRU
= Pourcentage de l’azote engrais apporté, absorbé par les parties
aériennes de la plante, appelé coefficient réel d’utilisation de l’azote
engrais.
NiS
= Azote engrais immobilisé dans le sol et les racines de l’ensemble du
profil prospecté par les racines (mesuré directement).
NiSP
= Azote engrais immobilisé dans le sol et les racines entrant dans le cycle
interne de l’azote et de ce fait pouvant contribuer au maintien de la
fertilité azotée du sol (estimé indirectement).
Nis
= Azote engrais immobilisé dans le sol et les racines de l’horizon de
surface à forte densité racinaire (au moins 80% du système racinaire) ; de
ce fait facilement récupérable par les cultures suivantes (mesuré
directement dans l’horizon considéré). Cet horizon est parfois appelé
horizon agronomique.
2 - Plante
N S
= Azote prélevé par la plante au sol incluant l’engrais.
9
Nsem
= Azote des semences prélevé par la plante qu’on admettra égal à.
l’azote apporté par les semences.
NdfS
== Azote des parties aériennes de la plante dérivé de la matière organique
du sol, native et exogène.
NdfF
= Azote des parties aériennes de la plante dérivé de l’engrais.
NdfFix
= Azote des parties aériennes dérivé de la fixation de N,.
N total = NdfS + NdfF + NdfFix := Azote total des parties aériennes de la plante.
Dans notre texte, le terme N total concerne exclusivement N total de la
plante. Lorsque l’on parle de l’azote total du sol, il est toujours précisé
en toute lettre “azote total du sol”.
3 - Bilan azoté
= Entrées d’azote dans le système de culture.
NF
= Azote engrais apporté à la culture
NI
= Azote restitué par la plante au sol incluant la biomasse racinaire.
NC
= Azote du compost ou du fumier (résidus de récolte composté avec ou
sans les animaux).
NFix
= Quantité de N, fixée symbiotiquement dans le système sol-plante.
Nfix
= Quantité de N, fixée asymbiotiquement dans le système sol-plante.
10
Outouts
= Sorties d’azote hors du système de culture.
N e x
= Azote exporté par les récoltes.
NI
= Azote perdu par lixiviation, érosion et ruissellement.
NV
= Azote perdu par volatilisation et dénitrification.
A N
= Somme algébrique des inputs et des outputs au niveau du système de
culture.
4 - Climat
ETR
= Evapotranspiration réelle.
E T M
= Evapotranspiration maximum.
12
G L O S S A I R E
1 - Aarosystème
L’agrosystème correspond à la destruction des équilibres naturels et à leur
remplacement par des équilibres secondaires. Dans cette étude, I’agrosystème est un système
de culture (voir glossaire) ayant atteint - ou proche de - son niveau d’équilibre (voir glossaire).
2 - Azote mobilisable
Azote du sol (“available amount of soil nitrogen nutrient”) dans lequel s’alimente la
plante, conventionnellement représentée par la valeur A (voir glossaire).
3 - Coefficient aooarent d’utilisation de l’azote engrais (HEBERT 1971)
Ce coefficient est une estimation de l’effet de l’engrais sur l’accroissement de N total
dans les parties aériennes de la plante.
N total (tF) - N total ( -F)
CAU % =
x 100
NF
4 - Çoefficient réel d’utilisation de l’azote
A l’instar du précédent, ce coefficient représente le pourcentage de l’azote engrais
absorbé dans les parties aériennes de la plante.
N total x NdfF %
CRU % =
NF
13
5 - Dose rnaximum (ou maximêle) d’azote enarais
D&igne la dose d’azote engrais permettant d’atteindre le rendement maximum ; se
calcule en annulant la dérivée de la fonction production y = f (x), à savoir y’ = 0.
6 - Dose ,potimum (ou optimale1 d’azote enarais
lEmore appelé optimum économique, désigne la dose d’azote permettant d’obtenir le
profit maximum dans un contexte économique donné, caractérisé par le rapport :
coUt urée
jq ::
prix céréale
se calcule à partir de la relation y’ = k.
7 - Effectivité svmbiotique (JARA ‘1981)
Aptitude d’une soucihe à fixer N, dans le nodule. II existe divers degrés dans
I’effectivité: une souche de rhizobium peut être ineffective, peu effective, effective ou trés
effective.
8 - Efficacité symbiotique ou gfmance svmbiotiaue ( JARA 1981)
Ensemble des principaux: caractères du système fixateur symbiotique, à sa.voir
l’aptitude ti noduler et l’aptitude à. fixer N,.
9 - Efficience réelle de I’azoti? enarais
C’(est la somme des pourcentages de l’azote engrais absorbé dans les parties
aériennes de la plante et de l’azote engrais immobilisé dans le sol et les racines
potentiellement récupérable par la plante : efficience réelle = CRU % t NiSP %. Cette valeur
ne peut être mesurée directement. Nous faisons l’hypothèse qu’elle est comprise entre les deux
estimations suivantes:
14
estimation approchée par excés = CRU % + NiS %
, estimation approchée par défaut = CRU % + Nis %.
10 - Efficience relative de l’azote enarais (AIEA 1983)
Cette efficience est fondée sur le critère de la valeur A dont elle est l’inverse ;
I’efficience est dite relative lorqu’elle est exprimée par rapport à une efficience de référence.
Exemple concernant deux méthodes d’apport de l’urée sur maïs :
(a) la méthode de placement “en surface” donne une valeur A de 98 kg N ha-’
équivalent urée ; I’efficience est alors égale à 1/98 ;
(b) la méthode de placement de l’urée en “localisé” donne une valeur A de
57 kg N ha.’ équivalent urée, donc une efficience égale à 1/57 ;
prenant la méthode (b) comme référence, I’efficience relative de la méthode (a) est de:
57198 = 0,58.
11 - Fixation de N,
II s’agit de la fixation biologique de N, ; celle-ci est évaluée quantitativement soit en
pourcentage de N total de la plante, soit en kg N ha’ dans la plante : NdfFix et Ndffix s’il
s’agit des parties aériennes et NFix et Nfix s’il sagit du système sol-plante respectivement pour
la fixation symbiotique et la fixation asymbiotique.
12 - Fonction de oroduction
Equation y = f (x) de la courbe de réponse de la céréale à l’engrais, avec y =
rendement et x = dose azote engrais, le plus souvent de forme quadratique.
13 - Fumure azotée “économe”
Cette fumure s’intègre à l’itinéraire technique appliqué au système de culture
“économe” (voir glossaire) ; elle est d’abord appréciée sur le critère de son efficience relative
AU’e.pI ._.._..”
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15
et plus pa.rticulièrement de Sion efficience réelle (voir glossaire) et ensuite sur le Icritère de
la producl.ivité de l’unité d’az:ote (voir glossaire) ; elle est genéralement en deçà de la dose
optimale.
14 - Immobilisation de l’azote engrais
II s’agit d’une immobillisation (appelée aussi réorganisation) sens large qui correspond
à I’aizote engrais retenu dans Ile sol1 sous forme organique et minérale et “retrouvé” à l’analyse.
Dans l’ensemble du profil prospecte par les racines, sa valeur est désignée sous forme abrégée
par NiS %.
15 - Indice d’efficience de I’azm (BL.ONDEL 1971)
L’indice d’efficience est le rapport entre la quantité (de grain produite et la quantité
d’az(ote absorbée dans les parties aériennes de la plante ; il définit donc la quantité de grains
produite par unité d’azote absorbée par la culture.
16 - Indice de rendement (ou harvest index)
Poids, P total ou N total des grains exprimés par rapport au poids, au P total ou
au N total de la plante entière (parties aériennes).
17 - Itinéraire techniaue (SEBILLOTE 1974, 1978)
Ensemble des opérations techniques étalées dans le temps et liées entre elk? dont le
résul;tat de l’une peut dépendre trQs fortement du résultat de la précédente.
18 - Niveu’éauilibre du sy$tème de culture
L.e système de culture a atteint ou est proche de son niveau d’équilibre lorsque le
solde des pertes (outputs) et gains (inputs) d’azote est nul ou tend vers zéro.
19 - Productivité de l’unité d’azote
Elle représente le nombre de kg de grains produit par kg d’azote engrais apporté ;
16
la productivité limite est atteinte à la dose optimale (voir glossaire).
20 - Rendement maximum
Lorsque la courbe du rendement en fonction de l’apport d’azote (courbe fonction de
production) est de forme parabolique, le rendement maximum correspond effectivement au
maximum de la courbe.
21 - Système (FLECHTNER, cité par HESSELBACH 1973)
Nous entendons par système tout rassemblement, combinaison ou ensemble d”‘objets”
dont les éléments - par opposition à la “quantité” - ne forment pas une simple juxtaposition
mais ont des rapports déterminés entre eux et dans leur ensemble. Nous pouvons dire : les
systemes sont des ensembles organisés, dont les constituants sont appelés “éléments”,
“parties ,” “membres”, suivant le genre d’organisation de l’ensemble et le genre de rapports des
constituants entre eux et dans leur ensemble.
22 - Svstème de culture (TOURTE et BILLAZ 1982)
Composante d’un système de production qui se raisonne à l’échelle d’une surface
aliquote de l’exploitation : un champ ou un terroir, en fonction de ses aptitudes agricoles.
C’est un ensemble cohérent et organisé de produits et moyens de production. Dans la voie
de l’intensification, le choix du système de culture est plus à mettre en cause que les thèmes
techniques individuels eux-mêmes dont la méthodologie d’étude est bien connue.
23 - Svstème de culture “économe”
Ce système cultural applique le minimum d’intrants incluant la fumure minérale, mais
en revanche, il met en pratique au maximum les techniques de valorisation des ressources
naturelles en vue précisément d’une économie des intrants agricoles.
24 - Svstème de production (TOURTE et BILLAZ 1982)
Combinaison de production et facteurs de production que l’agriculteur raisonne à
l’échelle de son exploitation en fonction de ses objectifs et moyens. II se caractérise (et se
17
trouve en même temps largement im,posé) par un assolement, un appareil de production,
système de culture par exemple, une disponibilité en main-d’oeuvre, qui constituent, en fait,
la structwe de l’exploitation.
25 - Valeiur A
ElIle représente la qu,antite d’azote disponible dans une source (air, sol ou engrais)
exprimée en équivalent engrais de l’engrais apporté pour la mesurer. Exemple : dans une
culture de soja non nodulant, on a apporté 120 kg d’N-engrais sous forme de sulfate enrichi
en 15N ; à la récolte, la culture absorbe 118 kg N total hia” et 31,5 kg ha-’ N-engrais. Quelle
est la quantité d’azote du sol prospectée ou “vue” par la plante (que nous appelk)ns pool
d’azote mobilisable)., exprimée en équivalent sulfate ? On écrit la relation suivante
:31,,5
118 - 31,5
.--- = _
1120
A Sol
A sol = 330 kg N ha’ équivalent sulfate.
18
I N T R O D U C T I O N
G E N E R A L E
20
1 - Le oroblème de l’azote dans les systèmes aaricoles de la zone trOpiCale sèche
En culture pluviale de zone tropicale sèche, on peut schématiquement classer les
systèmes agricoles en deux groupes : les systèmes traditionnels et les systèmes améliorés.
Naguère, les premiers correspondaient à une agriculture de subsistance n’utilisant pas la
rotation mais relativement stable dans le temps lorsque la jachère était pratiquée ; ils sont
devenus par nécessité des systèmes extensifs à faibles intrants du fait de la disparition des
jachères ; les seconds correspondent à une forme d’agriculture plus intensive appliquant un
ensemble de pratiques culturales permettant d’atteindre l’objectif de production visé.
1.1 Les svstèmes extensifs à faibles intrants
L’équilibre du système agricole traditionnel a été rompu suite à la réduction du temps
de jachère et à plus forte raison, maintenant, suite à sa disparition, entraînant une dégradation
de la fertilité des sols. A cet égard, JONES (1971) montre clairement que la jachère de trois
ans induit une augmentation moyenne annuelle du taux de matière organique deux fois plus
élevée que la jachère de deux ans et que cette jachère de trois ans (Andropogon gayanus)
accroît la quantité d’azote total du sol de plus de 50 kg N ha-’ an”.
Face à cette situation d’abandon des jachères, donc d’abandon de ces précieux
50 Kg N ha“ an-‘, sous l’effet de la pression démographique croissante, l’utilisation des
ressources propres du système de production est devenue une nécessité.
Malheureusement, les ressources organiques, les seules envisageables, étant actuellement très
faibles (pratiquement inexistantes en zone soudano-sahélienne selon ALLARD et a/ 1983) il
est impératif d’intensifier le système de culture afin d’accroître lesdites ressources
organiques destinées à être investies dans le sol (PICHOT 1975). Cette intensification implique
l’augmentation des entrées (inputs) d’azote dans le système par voie essentiellement biologique
puisque nous sommes en système “extensif” mais aussi nécessairement par la voie des
fumures, celle-ci favorisant celle-là, qui comporte trois aspects : la valorisation maximale des
résidus de récolte par le compostage directement ou via l’élevage, l’apport régulier de
phosphates contenant si possible du soufre (super-phosphate normal) et le chaulage périodique
(quinquennal par exemple), cette dernière pratique étant plus un amendement qu’une fumure.
21
Le premier aspect n’est pas nouveau. GRAULLE 1(1950), pour remédier à la1 “fatigue”
des sols engendrée par la culture continue de l’arachide, préconisait un ensemble de quatre
mesures : (a) éduquer le paysan ; Qb) faire une politique de fumure organique ; (c) développer
l’élevage si possible ; (d) utiliser les engrais minéraux. BOUFFBL (1950) abondait dans le même
sens, en posant le problème de l’origine de cette fumure O#rganique : “L’apport de fumier
exige en premier lieu sa fabrication ; or tout le monde sait qu’en Afrique, on ne fabrique pas
de fumier” et plus loin “quant à la production de compost, elle est du domaine de
I’impossibIilité” ; il préconisait alors l’engrais vert en précisant pour le compost et le fumier:
“inapplicables en grand, pour le moment du moins”.
Qu’en est-il aujourd’hui ? ILes techniques de l’engrais vert naguère et l’enfouissement
des pailles plus récemment, associées à celle de l’engrais minéral, ont montré leur insuffisa,nce
sur le maintien du bilan organique (PIERI 1989) et en plus, en leur défaveur, des difficultés de
réalisation libes à l’extension démographique, croissante du Sud (zone sub-guinéenne et
soudanienne-sud d’agriculture et de forêt avec peu d’élevage) au Nord (zone sub-sahélienne
essentiellement d’agriculture et d’élevage avec faible intkrgration des deux). Ces rakons font
qu’elles sont pratiquement abandonni?es. Les mesures de GRAULLE rappelées ci-dessus sont
de nouveau d’actualité et nous les présentons comme quatre principes agronomiques de
base que nous aurons l’occasion de réitérer à la lurnière de nos résultats. Quant aux
assertions de BOUFFIL, elles ne sont plus que partiellement vraies au Sud de I’isohyète 700
mm où la pratique du compostage et de l’enfouissement de la matière organique sous forme
de fumier ou de compost (région cle Séfa, au Sud) et la pratique des étables fumières (région
de Tambacounda) semble s’étendre (GUIBERT, communication personnelle).
1311 revanche, au Nord de cet isohyète, nous en sommes toujours à poser le m4me
problème en quatre temps que BOUFFIL, il y a quarante ans, à propos de l’engrais wert : (a)
quelle pla;nte utiliser ? (aujourd’hui, nous posons la question : quel procédé de compostage?,
,à laquelle nous pouvons appolrter des éléments de réponse), (b) comment et à quelle époque
l’enfouir ? (aujourd’hui nous en sommes toujours aux psojets), (c) quelle en sera, la
vulgarisation possible (les réponses à la question précédente en conditionneront la réussite),
i(d) apersu sur les recherches à réaliser (même remarque qu’au point b).
Les deux autres aspects, phosphatage et chaulage, ont été précisés ces dernilkes
iannées dans le sens d’une économie des engrais, en particulier dans la zlone soudano-
sahélienne du Sénégal par PIERI (1982).
CE! système extensif “traditionnel” de naguère est devenu aujourd’hui, en absence de
,jachère, nkessairement un système extensif à faibles intrants. Le système ‘traditionnel’, qui
existe encore, est ipso-facto cru voie de dégradation.
22
1.2 Lg
t m
Les systèmes agricoles améliorés impliquent par rapport aux précédents, un
accroissement des flux d’éléments minéraux : entrées (inputs), sorties (outputs) et flux internes
(PIERI 1985). Des inputs insuffisants conduisent à un bilan négatif, entraînant un épuisement
rapide de la fertilité dans les milieux physiques et biologiques instables que sont les tropiques
arides et semi-arides (CHARREAU 1972). A cet égard, nous citons encore BOUFFIL (1956)
encourageant alors l’amélioration des systèmes agricoles . “Augmenter à l’unité de surface le
potentiel de production du sol africain par toutes les méthodes modernes de culture à la
condition expresse que le “capital sol”, que nous prenions techniquement en charge au début
de notre action,soit non seulement conservé, mais amélioré”.
Dans les systèmes agricoles améliorés, nous distinguons les systèmes améliorés
actuellement pratiqués ou vulgarisés et les systèmes intensifs possibles que nous
recommanderons à la lumière de nos travaux, soit en raison de la non validité des premiers,
soit en raison d’une possibilité de viser une production agricole supérieure, à la portée de
l’agriculteur.
En résumé, nous soulignons la nécessité de l’intensification peu ou prou ; celle-
ci entraîne un accroissement du turn-over qui conduit à augmenter les entrées (inputs) et les
sorties (outputs) d’azote.
L’intensification ne peut souffrir de la récession : il faut accroître les ressources
naturelles d’azote (fixation de NJ et les apports de fertilisants, optimiser l’absorption de
l’azote par les plantes et en réduire au maximum les pertes.
Ces mouvements divers : fixation de N,, apports de fertilisants azotés, et pertes
d’azote, se trouvent impliqués dans le ‘cycle de l’azote’ dont la représentation et surtout la
représentation simplifiée est fort répandue de par la littérature. Nous en donnons une idée
d’ordre général à la figure 5 page 48 et une autre, simplifiée et conforme aux systèmes que
nous étudions, à la figure 33 page 213. Parmi les nombreuses références, nous retenons celle
de PIERI (1985) qui a l’avantage de mettre en relief trois aspects essentiels de ce cycle de
l’azote : (a) les compartiments, (b) les flux, (c) le fonctionnement interne. Malgré cette
simplification, il est hors de question de traiter tous les trois aspects (a), (b) et (c) ; en
particulier, nous n’analyserons pas les compartiments et le fonctionnement interne au niveau
de la plante et du sol, ce qu’ont fait par exemple SIBAND (1983) pour le mil, et GUIRAUD
(1984) pour le cycle interne de l’azote dans le sol. Mais nous rechercherons les facteurs
pouvant optimiser ce fonctionnement interne dans le sens d’une économie de l’azote
dans le système de culture.
23
Ihfin, nous privilégierons l’étude des flux (inputs et outputs) incluant
I’absorptiicon d’azote par les plantes, sans pour autant approfondir l’étude des processus
chimiques et biologiques qui alimentent ces différents flux.
2 - Les objectifs et leur réalisatr
Notre objectif est l’étude de la répartition et du devenir de l’azote dans les différents
compartiments du système sol-plante afin d’arriver le plus précisément possible à. la
iquantificanon des inputs et des outputs. Les résultats obtenus sont alors utilisés pour dé.finir
les principes régissant la maiitrise du bilan azoté au niveau du système de culture, en vue
Id’augmenter la production cerealière, avec le minimum d’engrais azotés, sans entamelr le
capital sol .
Le problème des systèmes agricoles ainsi posé (nécessité de l’intensification:1 et
l’objectif ainsi défini (maîtrise,= du bilan azoté et économie de l’azote) nous conduisent à
]Préciser notre plan de travail qui permettra de mettre en oeuvre la stratégie adoptbe pour
atteindre ll’objectif visé, le tout sinscrivant dans une démarche scientifique globSale.
N~cws distinguons qua.tre phases dans notre démarche scientifique :
. une phase descriptive à partir d’observations et d’enquêtes au champ ;
. une phase reproductive par laquelle on tente de réaliser en milieu cot-môlé ou
:semi-contn%é, ou en laboratoire, un phénomène mis en évidence au champ ;
. une phase analytique dans laquelle on essaie de déterminer les facteurs en cause
et de comprendre la façon dont ils interviennent ;
.
une phase de retour au champ dans laquelle on étudie les traitements
susceptibles d’être vulgarisés.
La troisième phase devrait conduire à la généralisation et la quatrième à l’application
en milieu réel.
Notre stratégie d’économie de l’azote consiste d’une part, à utiliser au maximum les
légumineuses pour enrichir le pool d’azote du sol et d’autre part à déplacer le flux de
consommation de l’azote du sol, (de la légumineuse (en lui assurant cependant le minimum
vital pour sa productivité) vers la céréale qui doit exploiter au mieux ce pool ld’azote du sol
en vue d’konomiser les engrais azotés. Par ailleurs, on cherche à réduire le plus possible
24
les pertes d’azote provenant de l’engrais. Cette stratégie s’applique au système de culture
composé de la céréale et de la légumineuse en rotation.
Dans notre étude, l’azote 15 est utilisé comme traceur, afin de suivre qualitativement
et quantitativement le devenir de l’azote engrais dans le système sol-céréale, et d’évaluer
quantitativement la part respective des trois sources d’azote : l’atmosphère, le sol et l’engrais,
dans la légumineuse.
Notre plan de travail comprend quatre volets successifs :
a) l’élaboration de méthodes et techniques qui permettent de quantifier les flux d’azote
in situ et d’apprécier le degré de réalisation de la stratégie mise en oeuvre ;
b) l’application du volet (a) à l’étude de l’optimisation de l’utilisation de l’azote du
sol et de l’engrais dans le système sol-céréale ;
c) l’application du volet (a) à l’étude de la contribution des légumineuses au pool
d’azote du sol ;
d) une tentative de formulation d’un diagnostic sur l’évolution de la fertilité azotée du
sol fondé sur la connaissance des principaux flux d’azote dans les systèmes (inputs et
outputs).
On pourra ainsi vérifier la validité de certains systèmes de culture actuellement
pratiqués et simuler des systèmes possibles compte-tenu des voies d’optimisation étudiées aux
volets (b) et (c).
26
CHAPITRIE i - CADRE DE L.‘ETWDE
1.1 - Le milieu climat - SO~I - végétation
I:l.1 - Le climat
I:l .2 - Les sols
1.2.1 - Caractéristiques des sois sur sable quaternaire
1.2.2 - Caractéristiques des sols sur Continental Terminal
1.2.3 - Evolution annuelle du taux d’azote rninéral des sols.
1.2.4 - Description des sols des différents essais.
I:l.3 - La végétation
1.2 - $i&ation aaricole ceréalière orésente et en oersctive au Sénégal.
28
Dans ce chapitre nous abordons deux points: (a) description du milieu climat - soi -
végétation, (b) aperçu de la situation agricole céréalière présente et à venir au Sénégal. La
raison du point (b) est de montrer l’actualité et l’importance d’une stratégie sur l’économie de
l’azote dans la mise en oeuvre du Plan céréalier national (objectif an 2000), stratégie dans
laquelle les légumineuses doivent jouer un rôle capital.
1.1 ” Le milieu climat - sol - véaétation
La dégradation des écosystèmes des pays sahéliens résulte de l’interaction de deux
facteurs indépendants : l’un circonstanciel et naturel : phase de raréfaction des pluies ; l’autre
humain et resultant de causes anciennes et à effet cumulatif : la dégradation croissante des
sols, conséquence en grande partie de la suppression des jachères, processus inéluctable dû
en particulier à la poussée démographique des trente dernières années.
1.1.1 - Le climat
Le climat de la zone tropicale sèche africaine, en particulier celui du Sénégal, se
caractérise par une opposition tranchée entre une saison des pluies dont la durée varie entre
trois et cinq mois et une saison sèche pendant laquelle la pluviosité est nulle.
Les isohyètes généralement retenues pour caractériser les zones écologiques sont
calculées sur une moyenne de trente années entre 1930 et 1960 (figure 1). Cependant, la
détérioration du régime pluviométrique depuis une quinzaine d’années a conduit les
bioclimatologistes à modifier les isohyètes (figure2) et retenir des seuils de probabilité de pluie
de 20, 50 et 80 %, en vue d’accroître les chances de succès agricole (figures 3 et 4 et
tableaux 1A et 2A en annexe). Selon DIAGNE et VANDERSHMIDT (1989 non publié), à la
probabilité d’atteindre ou de dépasser cinq années sur dix la pluviométrie, au Sénégal :
- à la limite nord, en zone sahélienne, où la moyenne était de 400 mm, on enregistre
seulement 200 mm ;
- au centre, en zone soudanienne, où la moyenne était de 800 mm, on enregistre
seulement 500 mm ;
- au sud-ouest, en zone sub-guinéenne où la moyenne était de 1400 mm, on enregistre
seulement 1000 mm.
29
O’ESSAIS
E T D E S U I V I
y
-
-
-
Z O N E S O J A ‘. H A I S
130
lUIO
15013
1600
17OQ
II””
BISSAU
,-
Figure 3. : Carte géographique du ~Skgal précisant l’implantation des essais, des isobyè!tes (1930
à 1960) et de la zone de culture du soja et du Ms.
3 0
17
16
15
1‘
13
12
I
8
I
1
t
I
J2Y
2s
..A2 -
- /s9*
/
VENNES ANNUELLES
IELLES E N MM
ri
w
Ii
12
Figure 2: Isohyètes correspondant à la période 1968-1987 pour Ebnbey, Hioro et Séfa et 1972-1987 pour
l%ilw&ba. Pluvio&.rie atteinte ou d@azisbe a la probabilité de 50 1. Isotbenes annuelles
et principaux clhats d’aprés ADMS et (1965).
‘un USI-.P--
_u-w-m-
.
,,._- __ I” ..,. --.
.
.
--
__-<.I
31
r---i-7--v-i--r---r--l
+ 2 ans suT 1~ 437 ~flm
o 5 ans sur 10 3;!:! mm
.--
Thilmakha
1972-1987
' f3anssur lOZ%i mm
12c - -
9c - -
2
$ --
6 0 - -
30 - -
.--
OL0, Mai 3 Juin 6 Juil. 9 Août 12 Sept. 15 Oct. 18 Nov. 21
r--i--7--v--7--7--r-r-~ + 2 ans sur 10 553 mm
Bambey
0
1968-1987
5 ans SUT 1 0
438 mm
.
1 2 0 -
8’ a n s SUT 10 378 mm
_.
i
$ 90 --
?
!Z
fi
-.
ZL: 60 --
30 - -
3
“
O
*
Figure :I : Espérance de pluvior&.rie 2, 5 et 8 années sur 10. Stations de Thilmakha et de Bambey.
D’aprés DIAGN et VMD- (non publié).
32
+ 2ans SUT 10 822mm
0 5anssurlO 586mm
?? 8anssurlO 516mm
60 t-
l-
300 i
0 Mai 3 Juin 6 Juil. 9 Août 12 Sept. 15 Oct. 1 8 Nov. 21
+ 2anssur 1 0 1089mrn
0 5ans sur 1 0 96Omm
.
8 ans sur 1 0 745 mm
” 0
Juin 6 Juil.
9 Août 12 Sept. 1.5 Oct. 18 Nov. 21
Décades
Figure 4 : Espérance de pluviomkie 2, 5 et 8 annbes sur 10. Stations de Nioro et de Séfa.
D’aprés DIME et VAIID-
(non publieS).
3 3
Pendant la saison des pluies, la demande évaporative d’origine climatique (évaporation
d’eau libre en bac normalisé classe A) passe en moyenne de 3,5 mm jour-’ au sud a 52 mm
jour’ au nord (DANCETTE 1976).. Ces variations correspondent à une augmentation des
conditions d’aridité vers le noird : faible pluviosité, températures élevées, degré d’hygrométrie
faible, vents forts et végétation clairsemée.
‘,.1.2 - Les sols
I-es sols supportant les cultures pluviales (cultures sans autres apports d’eau que la
pluie) sont principalement des sols sableux ferrugineux tropicaux avec nette prédominance de
la kaolinite dans la fraction argileuse et secondairement des sols à tendance calcimorphe et
vertlque plk~s ou moins riches en montmorillonite.
On doit distinguer suivant le matériau marental, deux grands types de sol : ies sols
sur sable quaternaire et les rsols sur matériau sablo-argileux du Continental Termiinal (grés
argileux dll’origine continentale provenant du démantèlement du Fouta-Djallon).
Les premiers sont représentés dans la zone septentrionale à pluviométrie comprise
entre 300 et 700 mm, tandis que les seconds intéressent les zones méridionales à plus forte
pluviometrie comprise entre 700 à 1300 mm (figure 1).
1.1.2.1 ~ CaractéristiauE des sols sur sable quaternaire :
- sol beige à horizon peu différencié ;
- ,teneur en matière organique inférieure à 1 % ;
- ,teneur en azote total inférieure à 0,015 0 ;
- granulométrie : argile
<
5 %
limon
,.
2 %
sable fin
<
70 %
sable grossier :
25 %
- capacité d’échange :
. somme des bases ‘échangeables 2 2,0 meq 100 4
. capacité totale d’échange
1 2,2 meq 100 g.’
- :pH (H,O) : environ 6,O.
34
Tableau 1
-
-
-
- : Les grands types de sols (d'après HAIGNIEN 1965)
l
I
TYPES OE SOLS
, ROCHES MERES
; POSITION TOPOGRAPHIQUE ;
CARACTERISTIQUES
I
I
Sols ferrugineux
* l
,
(Sols 'diors' ,
I
I
, Sols formes sur dunes de , - Sols tres sableux : 2 à 4 X
, tropicaux lessivés (sur dws de
(Sables dunaires
sable sur topographie
d'argile ; tr&s profonds, lessi-
I
,
I
,sable
f plane
vés en fer ; matiere organique
l
,
P faible teneur et mélang6e dans ,
le profil ; très pernkables
l
I
I
I
-,
I
I - Sols legers.
/
I
Intergrade
, En position dépression-
- Sols sableux, plus argileux :
Sols ferrugineux
, naire (marigots, anciens
3 a 8 X d'argile ; plus lourds
,_
et sols vertiques
, bras de cours d'eau)
et mieux structurés que les
i
"diors"
I
I
- Horizon hwnif&re bien ,
I
I
llliît-&
I
I
I
' - Présence de montmorillonite.
I
I
I
I
I
I
I
- Faiblement argileux en surface
i
i
I
(8 a 12 I) ils deviennent très
,
I
;Sols rouges
Sur relief a profil con- ,
argileux en profondeur jusqu'a
,
I
,typiques
, vexe, systknes de pla-
50 Z d'argile ; la différencia-
,
I
, teaux interfluves...
1 tion des horizons pédologiques ,
'
Sols rouges
I
est faible et peu apparente.
I
- Sols profonds
f ferrugineux
l
I
I
, tropicaux lessivés
- Sols moins profonds, plus lessi-
1
sur roches et col-
I
Sur plateaux
vés que les sols rouges typi-
,
, luvions du Conti-
' ques ; pt-kence de traces de
,
nental terminal
'
remaniement (ddbris poterie,
l
I
I
1 charbon, morceaux de cuirasse
démantelée)
, Localis& sur versants
i Variations latérales portant sur
,
, et les zones de raccor- , les horizons A et AB sur une tooo- /
/
1
i
; dement
séquence;ces sols sont internédiai. -1
I
I
I
i E;,;:tre les sols rouges et les
I
I
-1
I
IHatériau
1 Localisés sur les pla-
- Horizons bien differencies argi-
, Sols beiges ferru-
,du continental
, teaux où le r6seau hy-
,
leux, plus de 50 X d'argile en
, glneux tropicaux
drographique est discon-
I
,
,
profondeur. Lessivage important
lessivés à taches
, tinu et rare. Topographie,
(taches et concrétions). Repré-
I
et a concrétions
I
I
, plane (bas plateaux)
,
sentent le terme ultime du lessi-
I
'1
i
vage en sols ferrugineux tropi- ,
Caux.
l
I - Tendance à l'hydromorphie
i Sols vertiques
l'argiles noires1 Affleurement de i W du Sonégal ; notamment
f Epaisseur moyenne de 80 à 100 cm.
,
,mernes a attapul-,
presqu'fle du Cap-Vert
l
I
, Riches en argile (40 ?J 70 % de
!
I
I
,gite et forma-
, et plateau de Bargny
montmorillonite presque pur). Pau-
l
I
,tions mamo- ,
, vres en matiere organique.
I
I
calcaires
I
I
!
, Sols sulfates acides et "tarin"
,Formés sur
, Littoral Sud du Sénégal 1 - Population caractéristiques de
,
I
(d'anciennes
, depuis la Petite Côte
I mangrove
I
I
Ivasiéres
, jusou'en Casamance (Sud) , - Sols salés à alcalis
I
, Sols "holalde"
,Alluvions
i Le long de la vallée
l Sols â caractéristiques vertiques ,
l
Ifluviatiles
l
des fleuves
I
l
l
IGrès argileux
, - Le soaraet des plateaux 1 Surface d'érosion trés étendue im- I
I
IRoches graniti-
I
- Le long des axes de
, propre à la culture et irréversible,
I
Cuirasses ferrugineuses
Iques
, drainage
l
/
I
(Roches volcani- ,
I
I
I
lques
I
I
I
1.
I
I
l
?? en caractbre gras : les sols etudles.
35
1.1.2.2 - Caractéristiaus des sols sur Continentâ. Terminal
‘- sols beige ou rouge à horizon humifère de 0 à 15 cm bien marqué ;
,. teneur en matière organique voisine de 1 % (sols ferrugineux tropicaux) ;
<m teneur en azote total comprise entre 0,015 et 0,025 % ;
- granulométrie :
., argile
<
12 0
. limon
”
5 %
. sable fin
<
60 %
. sable grossier
.”
30% ;
- (capacité d’échange :
. somme des bases khangeables
.:
3,0 meq 100 g ’
. capacité totale d’échange
1
3,5 meq 100 g’ ;
- :pH (H,O) : environ 6,3.
Ces deux types de S~OIS présentent des qualités physiques médiocres: structure peu
développée, trés faible stabilité structurale, trés mauvaise rétention de l’eau (faiblesse du
complexe colloïdal) : réserve en eau facilement utilisable (R.F.U.) de 3 à 10 % et trés faible
teneur en phosphore assimil,able, inférieure à 10 ppm. Les sols sur sable quaternaire se
classent toujours parmi les P~LIS pauvres mais présentent des potentialités agricoles
relativement élevées lorsqu’ils n’ont pas été dégradés par une surexploitation.
On observe sur ces deux “groupes” de sols une augmentation de la teneur en azote
total Suiva[nt le gradient pluviométrique.
1.1.2.3 - Evolution annuelle de la teneur en azote minéral des sols
La plus grande partile de l’azote se trouve dans le sol sous forme organique. On
observe cependant une accumtulation d’azote minéral, essentiellement sous forme amnnoniacale,
au cours de la saison sèche. Cette accumulation d’azote ammoniacal résulte du miaintien de
l’activité de la microflore ammonifiante à des pF supérieurs à 4,2 (DOMMEFIGUES et
MANGENIOT 1970). Dès les premières pluies, l’activité des germes nitrifiants est explosive
(BLONDEL. 1970) ; #e taux de nitr#ate du sol croît brutalement. Cette période d’accumulation
d’azote nlitrique dans le sol est tr&s fugace. La disparition de l’azote nitrique serait la
résultante de la lixiviation et de l’immobilisation.
36
L’intensité des phénomènes de minéralisation en début de saison des pluies est un
argument majeur en faveur du semis précoce.
Par la suite, la minéralisation nette devient nulle sauf si l’irrégularité des pluies
entraîne un hygropériodisme marqué pouvant réactiver la minéralisation de l’azote par effet
BIRCH (BIRCH 1958) ; ce phénomène a été observé à Bambey en 1972 (GANRY 1980).
Lorsque le sol est en phase de minéralisation nette nulle, les céréales, par contre, sont
généralement en phase d’absorption active de l’azote minéral. En présence de ce double
processus apparemment paradoxal, l’hypothèse d’une minéralisation et d’une nitrification
rhizosphériques fut émise par DOMMERGUES (1969 non publié) et confirmée par la suite
(BLONDEL 1970, GANRY 1973).
1.1.2.4 - Descriotion des sols des différents essais
Les sols sur lesquels ont été réalisés nos essais, afin de mieux situer leur place dans
l’ensemble des grands types de sols cultivés au Sénégal, sont donnés au tableau 1
représentant. cet ensemble (ils y apparaissent en caractère typographique “gras”). Les tableaux
récapitulatifs des essais menés sur céréales et légumineuses, renvoient à ces types de sol
(tableau 4 et 21 pages 78 et 159).
1.1.3 - La véaétation
La végétation, qu’elle soit naturelle ou cultivée, est influencée par les caractéristiques
du sol, notamment par ses propriétés physiques. Inversement, elle exerce une action directe
sur les propriétés des sols et le profil cultural, et intervient sur les rendements agricoles des
plantes qui lui succèdent. Dans notre stratégie de recherche, déjà définie en introduction, qui
doit permettre, rappelons-le, d’oeuvrer conjointement dans le sens: (a) d’un accroissements de
la productivité du sol, (b) d’une économie maximale de l’engrais azoté,(c) d’un maintien de la
fertilité du sol, les légumineuses, *’ outre leurs multiples rôles, notamment d’oléagineux et de
protéagineux, sont perçues comme pourvoyeur essentiel d’azote exogène (N2) bon marché au
système de culture et en particulier au système producteur de céréales. C’est la raison pour
laquelle il nous parait utile de décrire d’un point de vue agro-écologique les légumineuses
cultivées et spontanées au Sénégal. Nous distinguons :
- les légumineuses à graines ;
- les légumineuses fourragères ;
- les légumineuses spontanées (arbres et plantes herbacées).
37
Nous exposons à part le problème céréalier dans son contexte alimentaire et
economique hié étroitement au problème de l’engrais que nous évoquons également. Nos
sources d’informations proviennent. du Ministère du Développement Rural (M.D.R. 1987).
1.1.3.1 - Léaumineuses à graines
I-es principales légumineuses à graines des zones tropicales semi- arides sont
l’arachide (Arachis hypogea) et le niébé (Vigna unguiculala) anciennement cultivées, et le soja
(Glycine max) nouvellement introduit en Afrique.
&achis hmoaea (arachide)
Cette légumineuse oléagineuse industrielle et secondairement vivrière est de loin la
plus cultivée dans les sols sableux de la zone tropicale seche entre les isohyètes 3OC: et 1200
mm : (a) pour des raisons économûques d’abord, sa culture a été développée après lI!345 pour
satisfaire les fortes demandes en C:orps gras de l’Europe. C’est ainsi qu’à cette date, de vastes
étendues forestières’ furent dérfrichlées’ dans le sud du Sénégal pour en permettre la culture et
accroître les exportations vers l’Europe. A l’heure actuelle, au Sénégal, environ un million
d’hectares sont cultivés avec un effort national d’intensificai.ion. Ces exportations restent le
pivot de l’économie nationale ; (b) pour des raisons “agro-écologiques” ensuite, l’arachide est
souvent la. seule culture de legumineuse possible dans la rotation, dans les zones soudano-
sahéliennes. Jusqu’à I’isohyète 800 mm, l’arachide entre dans la rotation avec le mil une année
sur deux ou trois; entre 800 et 1100 Imm, elle entre en rotation avec le mil, le sorghc, le maïs
et le cotonnier une année sur deux (exemple : maïs ou mil - arachide - sorgho - awchide) ou
une année sur quatre (exemple: maïs ou mil - cotonnier - sorgho - arachide) (NICOU 1978).
En 1986, (année à pluviométriie favorable, le rendement rnoyen en gousses a été de ‘1050 kg
ha.’ sur une surface de 800.000 ha.
L’adequation des cycles vegétatifs et pluviométrilques permet sa culture sous tous les
isohyètes. Les arachides dont le cycle végétatif est de 90 jours ont des besoins hydriques
d’environ ,420 mm. Pour les cycles de 120 jours les besoins hydriques sont d’environ 600 mm.
II est donc manifeste que les arachides à cycle végétatif court auront le plus de chance de
réussir dans les zones à pluviométrie inférieure à 650 mm en moyenne, soit 450 mm au seuil
de probabilité de pluie de 501 %. (Rappelons qu’à Bambey, cinq années sur dix, on enregistre
des pluviométries inférieures à 450 mm).
38
Giycine max (soja)
Dans les zones à pluviométrie supérieure à 700 mm, le soja est sans aucun doute la
légumineuse à la plus forte potentialité de production protéique. Au Sénégal, le rendement
moyen obtenu en station varie de 25 q M.S. ha” à Nioro (isohyète 900 mm) et 30 q
M.S ha-’ à Séfa (isohyète 950 mm). Traditionnellement, cette légumineuse n’est pas encore
cultivée en Afrique de l’Ouest tropicale sèche, mais son développement est prévisible. Au
Sénégal, aprés un essor significatif qu’on peut résumer en trois étapes: (a) une phase de
recherche appliquée poussée (LARCHER et a/. 1984), (b) un développement amorcé avec
succés en milieu rural, (c) une inscription dans le Plan alimentaire national, pour des raisons
objectives difficiles à comprendre, cet essor a été stoppé.
Viana unauiculata (Niébé)
L’intérêt de cette culture vivrière est considérable dans la zone soudano-sahélienne
septentrionale où, en saison sèche, elle constitue souvent la principale ressource vivrière des
populations, grâce principalement à son cycle végétatif très court (75 jours semis-récolte).
Malheureusement, ses rendements stagnent (en moyenne 450 kg grains ha.’ sur 115.000 ha”
en 1986) en raison vraisemblablement d’une application insuffisante des techniques ; son
extension est aussi freinée par des problèmes phytosanitaires et de commercialisation non
encore résolus. Le niébé est très souvent cultivé en culture associée avec le mil ou en culture
dérobée après celui-ci. Sa fixation de N, est assurée par les mêmes bradyrhizobiums que ceux
de l’arachide (Groupe cowpea).
1.1.3.2 - Les Iéaumineuses fOUrraaères
La culture fourragère et notamment les légumineuses fourragères sont l’objet d’un
intérêt croissant dans les zones soudano-sahéliennes et soudano-guinéennes et en particulier
dans les zones où la paille d’arachide ne permet pas de satisfaire les demandes en fourrage
de l’embouche et de l’élevage sédentaire. La sédentarisation de l’élevage timide pour l’instant,
conséquence de l’intensification des systèmes agraires d’agriculture attelée, se traduit par une
utilisation plus intensive des produits cellulosiques avec un mélange équilibré de paille
d’arachide et de mil. Mais ces pailles sont insuffisantes. Compte tenu de la pauvreté en azote
des pâturages naturels, une source de matière azotée digestible apparaît nécessaire au
développement de cette valorisation des produits cellulosiques. (voir page 224).
.39
Les surfaces en Iégurnineuses fourragères dans l’assolement, à même de fournir ce
complément de matière azotee pour l’élevage, doivent permettre, en outre, d’augmenter les
apports d’azote autres que l’engrais clans le système de production et de retrouver les effets
bénéfiques’ de l’ancienne jachère dans l’assolement.
Parmi les espèces en cours d’introduction les Stylosanthes (herbe) et rleucaena
(arbuste riche en protéines) semblent prometteuses. Stylosanthes hamata et ,Leucaena
leucocephala justifient l’inoculation ; en revanche, Stylosanthes humilis peu spécifique vis-à-
vis des rhizobiums ne la justifie pas (OBATON 1974). Pour les zones humides, sous une
pluviometrie minimum de 908 mm, Slylosanthes guanensis doit être préféré.
11.1.3.3 - Les Iéaumineuses spontanées
Parmi les légumineuses spontanées, on doit distinguer les arbres des plantes
herbacées.
L’arbre légumineuse le pfus important de la zone soudano-sahélienne est l’Acacia
albida. De nombreux auteurs : CHARREAU et TOURTE (1967) JUNG (1969), DANCEllE et
POULAIN 1(1968) et DANCETTE et HALL (1979) ont montré l’importance de cet arbre dans les
système:s agraires : (1) en agriculture traditionnelle sénégalaise de type sérère il peut
compenser, sous son couvert, le manque de fertilisation chimique, (2) ses avantages
agroclimatiques sont indéniablles (brise-vent notamment). Une question reste cependant posée:
l’apport d’azote au sol réalisé lorsque ses feuilles tombent en début de saison de culture
(apport ident.ique à celui d’un engrais vert en début de cycle végétatif dont l’azote semble a
priori exogène au système sol-arbre) provient-il du sol, de la nappe phréatique ou de la
fixation symbiotique de N, ?
Avec de nombreux autres acacias sahéliens, ces arbres jouent un rôle aliimentaire
(survie IJIJI cheptel due en girande partie aux acacias, en fin de saison sèche), Wchnique
(gomme de l’Acacia sertegal, bois de chauffage) et social (médecine traditionnelle).
Les légumineuses herbacees spontanées ont été observées par OBATON (1974) qui
remarque que la nodulation est présente partout mais souvent faible (exemple : Vign,a sauvage
8-10 nodules, Vigna cultivé 53 nodules). SIBAND (1974) remarque que les forêts du Sud
Sénégal (pluviométrie 1000 - 1200 mm) abritent une population herbacée essentiellement
graminéenne sans légumineuses, exigeante en azote ; en revanche, les sols anciennement
cultivés ;au delà de 13 ans de défriche, “fatigués” et pauvres en azote, abritent des
Iégumineiuses (Indigofera, Rhynchosia, Sesbania, Vigna et Cassia).
40
1.2 - Situation agricole céréalière orésente et en nerspective au Sénéaal (M.D.R 1987)
Le Sénégal est un pays consommateur de céréales, beaucoup plus que de tubercules.
Les principales céréales cultivées sont dans l’ordre décroissant : le mil, le sorgho, le riz et le
maïs.
En 1986, pour une production totale de 890.000 tonnes, soit 620.000 tonnes
d’équivalent produit consommable (E.P.C), la proportion et le rendement moyen (entre
parenthèses) de ces quatre céréales ont été de 54 % (586 kg ha-‘), 15 % (961 kg ha.‘), 15 %
(2044 kg ha-‘) et 13 % (1139 kg ha“). Pour les mils et sorghos, les objectifs nationaux de
production ont été atteints, malheureusement les rendements du mil stagnent toujours. Pour
le maïs, la production accuse une baisse sensible due principalement à la chute des
rendements qui passent de 1450 à 1150 kg
ha-’ laissant poindre un processus inquiétant compte tenu des objectifs de production visés
pour la prochaine decennie. L’équilibre vivrier a été rétabli par l’importation de riz
(350.000 t) et par l’aide alimentaire.
L’objectif de l’an 2000 est de porter le taux de couverture des besoins céréaliers du
pays par la production interne, de 52 % à 80 %, en augmentant la production respectivement
pour le mil/sorgho, le riz et le maïs pluvial : de + 15 %, de + 520 % (le riz pluvial représentera
19 *h de la production rizicole irriguée) et +235 %. Cet accroissement de la production
céréalière sera principalement obtenue par une augmentation des rendements dont les
prévisions sont de 700 kg ha” (t 10 %) pour le mil/sorgho, 6800 kg ha” (t 240 %) pour le riz
irrigué, 1706 kg ha-’ (t 50 %) pour le maïs pluvial. L’extraordinaire augmentation espérée des
rendements du riz ne pourra résulter que de la mise au point de nouvelles technologies dans
le delta et la vallée du Fleuve Sénégal. Une production de maïs irriguée de 13.000 t est
prévue, mais elle représentera seulement 5 96 de la production escomptée en maïs pluvial.
En culture pluviale, le maïs devrait donc connaître un développement spectaculaire
dans les années à venir. En zone soudanienne sud (isohyètes 700 à 900 mm), le sorgho cédera
ses surfaces, au maïs, ce qui se fait déjà progressivement ; plus au sud (isohyètes 900-1200
mm), le maïs, avec le sorgho, entreront dans la rotation avec l’arachide ou le soja et le
cotonnier.
L’analyse des besoins alimentaires actuels, qui sont pour les populations rurales de
49% de mil/sorgho, de 38 % de riz, de 8 % de blé et seulement de 5 % de maïs, met en
relief l’intérêt de la production milicole, mais montre, compte tenu des objectifs nationaux, la
nécessité d’une valorisation alimentaire du maïs, qui devient une priorité nationale.
41
La réduction du deficit alimentaire national rencontre des contraintes d’ordre
climatolog~iqwe, démographique, agronomique et phytosanitaire qui peuvent surgir séparément
ou en association. La contrainte agronomique est sans d’oute celle sur laquelle I’homrne peut
avoir le plus d’emprise miais elle est paradoxalement la plus menaçante en raison
principal~ernent de la dégradation croissante de la fertilité des sols et de l’insuffisance des
efforts déployés pour lutter contre ce fléau ; pourtant, résoudre les problèmes qu’elle soulève,
atténuerait les préjudices dus aux autres contraintes! Parmi les causes de cette dégradation,
la plus évidente est I’insuffisanc:e des fumures minérales et la régression dans
l’approvisionnement des engrais azotés. Cette insuffisance n’apparait pas au niveau national
dans la consommation des elngrais ternaires NPK, mais ‘on observe toujours une tendance à
la désaffection des céréales au profit des cultures industrielles pour cet engrais NF’K. celles-
ci nécessitant environ 20.000 t contre 17.000 t pour celles-la (année 1987) ; en revanche, la
régression est nette pour l’urée dont l’approvisionnement national est destiné à 75 % aux
céreales. En totalité, 7.400 t d’urée seulement ont été commandées en 1987 représentant
respectivement pour le mil/sorgho, le riz et le mais, 0 %, 60 % et 30 %, alors que les besoins
tournent autour de 15.000 t ? Cette insuffisance de la fertilisation azotée est surtout liée au
mode de cession (prix et crédit) et de distribution de l’urée.
C(ette brève analyse de la production actuelle et des perspectives de dével’oppement
des céréales nous amène àl faire uln diagnostic et souleve des questions cruciales :
- les rendements du mil obtenus en parcelles sans engrais azoté dans nos essais au
champ somt faibles, de l’ordre de 600 kg ha-’ ; ils sont du même ordre que ceux du reste du
pays; or, le rnil est la seule céréale à ne pas recevoir d’engrais azoté simple alors qu‘il reçoit
de l’engrais t:ernaire NPK (M.D.R. ‘1987) ; la principale raison de la faible productivitcé milicole,
endémique, n’est-elle pas la faible fertilité azotée des sols et l’absence de fertilisation azotée?
- Ile rendement moyen du maïs au niveau national est satisfaisant comparativement aux
rendements obtenus en expérimentation au champ. L’ext:ension considérable prévue de cette
céreale exigeante en azote, requiert un accroissement proportionnel des approvisionnements
en engrais azotés. Cette extension ne risque-t-elle donc pas d’être compromise si les difficultés
actuelles (du marché de l’urée ne sont pas résolues ? En tout état de cause, l’accroissement
de I’efficience de l’urée sur maïs est un impératif en raison du lourd investissement financier
qui va Ê!tre demandé. A titre d’exemple, dans l’hypothèse favorable d’une réalisation à 80 %
des objectifs nationaux, à savoir : (a) une production annuelle de 200.000 t de maïs, grain, (b)
un rend~ement moyen de 1.500 kg M.S ha-’ obtenus par un apport de 150 kg d’urée ha”,
42
(c) une productivité de l’unité d’azote de 15 (voir glossaire), la quantité d’urée nécessaire sera
de 20.000 t an-‘, soit dix fois plus grande qu’en 1986 ! Un accroissement de la productivité
de l’unité d’azote urée de 15 à 20 (voir glossaire) qui est techniquement possible (ce que nous
montrerons au chapitre IV), entraînerait une économie de 5000 t d’urée !
4 3
CHAPITRIE I I - LES ELEMENTS RU BILAN AZOTE
II.1 - h-approches du bilan de l’azote dans I’acyosystème
Ill. 1 .l - Bilan sur plusieurs années (Premiere approche)
ILl.;! - Bilan réel des diffkrents flux d’azote (‘5N) (deuxième approche)
11.1.3 - Bilan “troisième approche” : détermination des outputs inconnus.
II.2 - Bilan de I’enarais azoté dans le svstème sol-plante
45
Avant de préciser la nature de l’importance des termes (les “entrées” ou inputs, les
“sorties” ou outputs) du bilan de l’azote, il est nécessaire de bien préciser le niveau où doit
se situer cet.te évaluation. En effet, si la notion d’input ou d’output est sans ambiguïté en ce
qui concerne les engrais minéraux, la fixation biologique de W,, les pertes par lixiviation ou
dans l’atmosphère, elle nécesite une clarification en ce qui concerne la fumure organique, les
exportations par les récoltes et d’une façon plus générale les transferts de fertilité. A cet
égard, il convient de distinguer les restitutions organiques et minérales dues à la culture en
place, des apports exogènes qui réalisent en fait un transfert de fertilité. L’avantage de celles-
là en système cultural amélioré est de freiner la baisse du niveau de fertilité alors que celles-
ci (exogènes) sont susceptibles d’enrichir le capital fertilité - clu moins de le maintenir - mais
à des degrés différents selon les dimensions de l’unité de production à laquelie on s’adresse:
- le Champ
Le champ est le support du système de culture. La continuité d’un système de
culture engendre un agrosystème désigné ainsi par analogie avec I’écosystème sous végétation
naturelle.
A, l’échelon d’une exploitation, on peut fertiliser un champ par des matières
organiques provenant de cette exploitation mais toujours aux dépens d’une autre surface
productive. De ce fait, la surface exploitée est inférieure à la swface productive. Au
niveau de I’agrosystème, l’animal est perçu comme une étape dans le recyclage des résidus
de récolte ;
- le bassin versant
Ce terme désigne en géomorphologie un ensemble de sols en pente qu’on peut
distinguer selon leur position topographique : (a) plateau, (b) ‘sommet de la pente, (c) bas de
la pente. (d) dépression ; ces sols sont soumis à deux processus : l’érosion et le lessivage
oblique opérant ainsi un transfert de fertilité du plateau vers la dépression. Un autre transfert
de fertilité peut être dû aux animaux dont le parcage a lieu dans la dépresssion ;
- I’exbloitation
L’exploitation est le lieu de réalisation du systeme de production. Les résidus de
transformation des produits agricoles (rizeries, décortiqueries), les composts urbains et les
produits forestiers, peuvent contribuer à maintenir la fertilité d’une exploitation, mais, même
disponibles, ils seraient insuffisants en système amélioré ;
46
- le pays
D’une façon générale, sans apports exogénes à l’unité de production considérée,
les seuls produits de l’unite ne peuvent obvier aux déséquilibres minéraux apparus ou
apparaissa.nt (hormis peut-être les pays chauds forestiers). C’est ainsi qu’à l’échelle d’un pays
comme ‘$e Sénégal on peut calculer grossièrement, ce que représentent les déperditions en
éléments minéraux, en estimant la production végétale moyenne annuelle à 8!jO 090 t
d’arachide et 900 000 t de céréales (équivalent mil) (voir paragraphe 1.2 page 40 ). En
supposant que la situation actuelle est au mieux, à mi-restitution, c’est de l’ordre de 200 QOOt
d’engrais et 25 000 t de chaux qui sont chaque annbe prélevées du patrimoine foncier
(TOURTE: 11973, non publié). fvlême unie gestion des ressources en matière organique du pays
ne pourrait éviter ces déperditions et empêcher le bilan minera1 de devenir négatif.
Dans un système de culture, les flux d’azote : inputs, outputs et tranlsferts, se
distribuent autour de deux principaux pools : le sol et la plante. La figure 5 en est un modèle
d’ex.plication simplifié ; elle présente ces deux principaux pools avec leurs inputs, outputs et
transferts. L’ensemble est inspiré de WETSELAAR et GANRY (1982).
Le pool azote plante peut être divisé en trois sous pools selon l’origine de l’azote:
(a) azotle provenant de la fixation (de N, (légumineuses et non légumineuses), (b) azote
provenant de la minéralisation de la matiere organique, (c) azote provenant de l’engrais. Le
calcul de ces différents termes est examiné ci-après.
Le pool azote plante reçoit l’azote à travers les processus d’absorption d’azote à
partir du sol, à partir de la fixation symbiotique de N, d;ans une moindre mesure à partir de
l’atmosphère (par absorption d’ammoniac). IP perd son azote à travers les proc:essus de
volatilisa&ion ammoniacale à partir des parties aériennes (pertes gazeuses), et essentiellement
de récolte. La durée de vie du pool azote plante est cellle de la saison de culture pour une
culture anmuelle mais peut durer plusieurs années dans Ile cas de plantes pérennes.
L.e pool azote sol est souvent considéré comme le résultat de la combinaison de
trois sous-pools : (a) sous-pool d’azote minéral, (b) sous-pool d’azote minéralisable sens strict
(c) sous-pool d’azote organiclue biologiquement plus stable, avec des échanges permanents
entre eux résultant des processus d’immobilisation et de minéralisation.
F’ar sous-pool d’azote mobilisable, nous désignerons ci-après le stock d’azote
potentiellement disponible à la plante, donc par rapport à (b) ci-dessus, il s’agit cl’un sous-
pool d’azote minéralisable sens large. Le pool d’azote sol reçoit son azote (inputs) à travers
47
aes processus non bioiogiques et biologiques : précipitations (Np), fertilisation (NF), semences
(Nsem), fixation libre de N, (Nfix), restitution de s résidus de récolte incluant la biomasse
racinaire (Nr), matière organique transformée ou non par l’animal (NC). II perd son azote
(outputs) à travers trois processus majeurs : (a) volatilisation de NH,, dénitrification biologique
et secondairement chimique, ces dernières étant accentuées en conditions défavorables
d’acidité et de sécheresse (CHABALIER 1976) et brOlis, les trois désignés par NV, (b) lixiviation,
érosion et ruissellememt, les trois désignés par NI, (c) absorption d’azote par la plante
désignée par Ns.
L’importance des inputs et des outputs dépend largement des processus impliqués
dans les système étudiés. la rigeur des résultats dépend également de ces processus ; ainsi,
les résultats concernant les précipitations, les engrais, la fixation symbiotique de N,, la
mobilisation de l’azote par la plante à partir du sol, sont-ils relativement rigoureux tandis
qu’une incertitude assez grande affecte les résultats de fixation libre de N, (Nfix), de pertes
gazeuses (NV) et de pertes dans et sur le sol (NI).
Excepté pour l’absorption par la plante et la lixiviation, la majorité des autres
processus est de nature microbiologique, en particulier la fixation de N, et la dénitrification.
Ainsi, l’étude des flux d’azote dans I’agrosystème est-elle étroitement liée à l’étude
microbiologique de ces processus que nous n’aborderons pas dans notre étude mais pour
lesquels nous ferons référence aux auteurs qui s’y sont consacrés.
Les méthodes quantitatives d’estimation des flux in situ se résument en trois types:
les méthodes, qui consistent à comptabiliser l’azote dans les différents compartiments du
système sur une période de plusieurs années, les méthodes isotopiques : valeur A” et
“abondance naturelle”, qui s’appliquent aux légumineuses et aux céréales, et les méthodes
combinant les deux. C’est ainsi que nous distinguerons les bilans première, deuxième et
troisième approche.
II.1 - Les -roches du bilan de l’azote dans I’acyosvstème
11.1 .I - Bilan sur plusieurs années (première approche).
Sur une période de t années, on mesure les paramètres suivants :
A = No t ‘1, (inputs connus d’azote)
(1)
B = Nt t ‘1, (outputs connus d’azote)
48
.---
--
-----
-~
P r k i p i t a t i a n s ( N p )
Fixation symbiotique ds N2 (Nlfix)
l
Fertilisation(NF)
Absorption d’ammoniac
Fixation N2 (Nfix)
par las feuilhsa
Nappe souterraine
.
-
-
-
-
-
-
-
I-
-
-
-
Pi.qure 5 : Schéma montrant les deux principaux pools d’azote sol. et plante, avec leurs inputsl outputs
et transferts d’azote. D’aprhs WETSELAAR et GMRY (1982).
49
No et Nt représentent l’azote du sol, constitué par l’azote organique contenu dans
l’horizon agronomique (O-30 cm par exemple) et l’azote nitrique dans le profil (au moins
jusqu’à 2 m)l ; No représente l’azote du sol au départ (on pourrait prendre également l’azote
du sol en jachère nue après t années mais avec le risque, dans ce sol, de pertes d’azote par
lixiviation dues à l’absence de cultures) ; Nt représente l’azote du sol cultivé aprés t années.
Selon la figure 5, en considérant les inputs connus NF (engrais) et NC (matière
organique) et I’output connu Nex (exportations), les équations deviennent :
A = No + NF + NC
B = Nt + Nex
(2)
L’inégalité de A et de B permet d’établir si le système a été le siège de pertes
(A > B) ou de gains d’azote (A -C B).
De tels bilans permettent de faire ressortir les tendances à la dégradation ou à
l’amélioration de la fertilité du sol, mais ne permettent pas la quantification des flux : NV
(pertes azote engrais), NFix (N, fixé par la légumineuse) et N,s (azote prélevé par la plante),
essentiels dans une optique d’économie des engrais azotés en particulier et de l’azote en
général.
11.1.2 - Bilan réel des différents flux d’azote (deuxième approche)
Lorsque les différents flux d’azote, inputs et outputs, peuvent être quantifiés, un
bilan de l’azote peut être réalisé (HENZELL et VALLIS 1977, GREENLAND 1977, HEAL 1979,
WETSEIAAR et GANRY 1982, HERRIDGE 1987). Nous rappelons que les flux d’azote et les
transferts d’azote par rapport aux deux principaux pools : le sol et la plante sont schématisés
à la figure 5.
Inuuts d’azote
N F
= Engrais azoté
NC
= Azote de la matière organique conpostée avec (fumier) ou
sans (compost) les animaux.
NFix
Fixation symbiotique de 8,
??
Nfix = Fixation asymbiotique de N,
50
NP
:z Azote des précipitations atmosphériques (poussières et pluies)
NSem := Azote des semences
‘C, Inputs NF t N
??
C t NFix t Nfix t Np + NSem
(3)
Outauts d’azote
Nex = Exportation par les récoltes
Nl - Lixiviation, érosion et ruissellement
NV
Volatilisation, dénitrification et brûlis
??
2, Outputs = Nex t II1 t NV
(4)
AN
= 2, Inputs - 2, Outputs
(5)
AN
- Variation de l’azote total du sol dans le temps t
IDeux remarques s’ilmposent :
._ l’importance relative des flux d’azote est fonction du système de culture et de sa
situation tlopographique ;
- ii est impossible de mesurer tous les flux, des estimations sont alors nécessaires.
Dams les deux systèmes étudiés arachide-mil et soja-maïs, étant en situation de
topographie plane, nous considkons que les pertes par érosion et ruissellement sont
négligea.bles.
Nous donnons une application de l’équation 5 <au chapitre VI tableaux 29, 30 et 31.
Lorsque le système de culture approche de son niveau d’équilibre, les inputs
(essentiellement azote, phosphore et soufre) tendent à être compensés par les outputs (pertes
et exportations).
A l’équilibre, l’équation 5 devient :
:r, I n p u t s = t, (3lJtfXJtS
(6)
AN
=
0
5 1
Par référence au modèle mathématique généralement: utilisé (JENNY 1941, HENIN et
DUPUIS 1945) exprimant la variation du taux d’humus (sens large) en fonction du temps, nous
pouvons écrire, en évaluant cet humus par son azote total :
dN
-=-kJtH
(7)
d t
ou
N = azote total de l’humus du sol (sens large),
H apport annuel d’azote hmique incluant le système racinaire implanté dans la couche
??
considérée (il s’agit de la part des inputs allant au sol),
t temps en année,
??
k, = fraction de l’azote total de l’hums (sens large) disparaissant chaque année,
N, H et k, se référant à une profondeur donnée.
Au niveau d’équilibre, la variation d’azote total du sol dans le temps est nulle :
dN
--=
0
- - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - >
H = k, N
(8)
d t
Cette loi suppose que trois conditions soient préalablement remplies (GREENLAND
et NYE 1959 cités par CHARREAU et TOURTE 1967) :
- il y a une formation continue d’humus dans te sol ;
- le taux de synthèse de I’humus est constant et indépendant de la teneur globale en
humus du sol ;
- le taux de décomposition est variable et proportionnel au stock d’humus présent dans
le sol dans la gamme de variations induite par le niveau de H.
En zone tropicale, l’ensemble du cycle de la matière organique est accéléré ; il en
résulte que le niveau d’équilibre est atteint plus rapidement qu’en régions tempérées ;
DOMMERGUES et MANGENOT (1970) admettent moins de 10 ans en zone intertropicale.
Nous donnons une application des équations 6 et 8 au paragraphe 6 du tableau 36A
en annexe page 304.
5 2
$1.3 - Bilan troisième approche : détermination besoutputs inconnus
la combinaison des équations 2 et 5 prenant en C:ompte l’ensemble des inputs et
outputs permet d’égaler A et B :
,\\ :: No + ‘C, (inputs)
13 :: Nt t ‘EO (outputs connus) t ‘Et (outputs inconnus)
h := B
A = B implique :
‘C, (outputs inconnus) = No - Nt t (inputs,) - ‘E (outputs connus
Ikns ce cas, l’ensemble des inputs est mesuré pendant la période t, ainsi que le maximum des
outputs; No et Nt sont mesurés comme nous l’avons indiqué au paragraphe 11.1.1. page 49. L’output non
mesuré est (donc évalué par différence.
Si le système a atteint son niveau d’équilibre No = Nt ;: compte tenu de l’équation 6, l’équation
9 devient :
‘:C, (outputs inconnus) ‘K (inputs) - ‘C, (outputs connus)
(10)
??
Nous en donnerons une application au chapitre VI page 218.
II.2 - J~&IJ de I’enarais azoté dans le système sol-plante
Dans un système sol-plante recevant de l’engrais enrichi en 15N, on a :
N total : quantité totale d’azote dans 1.a plante.
NdfF = .Azote de la plante provenant de l’engrais (Nitrogen derived from fertilizer)
E’
exces isotopique de l(a plante en %
??
NF
= quantité d’azote de l’engrais apportée
E
(excès isotopique de l’engrais en %
??
Le pourcentaqe d’azote de la plante provenant de l’engrais est égal à :
E ’
5; Ndfl’ = - x 100
(11)
E
53
Pour obtenir cette relation, on effectue le raisonnement suivant :
- si tout l’engrais était maqué, son excés isotopigue Er serait donc de 100 et le % NdfF égal à E’;
- en réalité seulement une fraction est marquée avec un excés isotopique de E, il en résulte un marquage
100 fois moins élevé, d’où :
E
100
% NdfF = E’ % x -
E
E ’
NdfF
% NdfF x N total = - x N total x 100
?
(121
E
Le coefficient réel d’utilisation est le pourcentage d’azote de la plante provenant de l’engrais
par rapport à la guantité d’azote apportée par celui-ci :
N total x E’
N total
CRU % =
x NdfF %
??
? ? ? ?
?
(13j
NF x E
N F
L’azote engrais retrouvé dans le sol (NiS %), se calcule de façon identique. La quantité
d’azote total du sol est calculée horizon par horizon, d’où la nécessité de connaître la densité
apparente du sol correspondant à chaque horizon.
La somme des pourcentages de l’azote engrais absorbé par la plante (CRU des parties
aériennes) et immobilisé dans le volume de sol où il peut contribuer au maintien de la fertilité
azotée du sol (NiSP) permet d’estimer quantitativement I’efficience réelle de l’engrais azoté.
Deux difficultés surgissent pour l’établissement de cette efficience réelle : la première
est la mesure de la densité racinaire pour une profondeur donnée ; on possède cependant des
résultats sur mil (CHOPART 1980) et sur maïs (CHARREAU 1971 ; GANRY 1987 non publié)
qui autorisent des estimations. La deuxième est de connaître la capacité des systèmes
racinaires à utiliser les éléments minéraux en profondeur, en particulier l’azote minéral.
En l’absence de données précises nous permettant d’apprécier la récupération de
l’azote l’engrais immobilisé en fonction de la profondeur du sol, nous faisons l’hypothèse que
l’azote engrais immobilisé dans l’horizon supérieur à forte densité racinaire (Nis) participe
activement au cycle interne de l’azote et est facilement récupérable par les cultures suivantes.
1 I M U I I m . U * I I I * W I 4--.1-----
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54
Cet horizon dit “agronomique” est estimé à O-40 cm pour le mil et O-30 cm pour le rnaïs,dans
l’horizon sous-jacent, nous admettons alors que l’azote engrais immobilisé est difficilement
récupérablle (NiS - Nis). Ces deux horizons constituent un horizon maximum qui correspond
au volume de sol prospecté par I’e!nsemble du système ralcinaire où l’azote engrais immobilisé
(NiS) ne sera que partiellement récupéré.
Dans l’horizon minimums, nous avons une estimation approchée par défaut de
I’efficience réelle (CRU % + INis %) ; l’estimation approchée par excès est celle représentée
par le bilan de l’azote engralis dans le système sol-plante, égale à CRU % + Ni!: % dans
l’ensemble) du profil prospecté par les racines.
Cette approche du calcul de I’efficience réelle, ainsi que des pertes, est schématisée
à la figure 6 que nous explicitons ci-après :
Elffkience réelle de l’engrais = CRU % t NiS %
Cette efficience réelle étant impossible à mesurer directement, on écrit que sa valeur
approchée est comprise entre deux valeurs mesurables :
CRU % + Nis % < ETficience réelle % < CRU 91; t NiS %
(14)
Pertes d’engrais hors du système sol-plante = 100 - (CRU % + NiS)
II s’agit de l’azote 15 perdu, non retrouvé analytiquement dans la plante et d,ans le sol,
dont le m(anque est attribué aux pertes.
C~es pertes correspondent à l’azote 15 perdu en surface (érosion et ruissellement) et
dans I’atmlosphère ; elles sont donc, ipar différence. En raison de la topographie plane de nos
essais, ellees sont généralement attribuées aux pertes dans l’atmosphère par volatilisation et
dénitrification. Lorsque l’urée! est l’engrais utilisé, elles sont attribuées essentielle’ment & la
volatilisation. On reviendra sur l’importance de la volatilisation au paragraphe IV.2.4. page 120.
P(ertes d’engrais pour lia culture = 100 I (CRlJ % + NiSP %)
Entendues au sens agronomique, ces pertes représentent l’azote 15 perdu pour la
culture comprenant les pertes calculbes ci-dessus, plus une quantité non mesurable
conrespondant à l’azote 15 immobilist5 et lixivié dans le sol ne participant pas au cycle interne
de l’azote.
Pertes (au sens agronomique) = 100 - efficience réelle
(15)
5 5
Pertes
hors du systeme SOI-PiOnte
E1
NiS%
K)O-(CRU%+NiS ‘A)
f%gure 6 : S&&a d’Interprétation du bilan de l’engrais azoté dans le systhe sol-plante.
CRU x
: azote 15 retrouvé analytiquement dans la pl,mte (parties rbriennes)
lis X
: azote 15 retrouv6 analytiquement dans le sol incluant les racines
Mis X
: nrotc 15 rctrouv4 analytiquement dans l’horizon de sol 1 forte densité racinaire
1:80 t du système rrcinaire). facilement r<cupdrable
par les cultures suivantes
IiSP %
: azote 15 du sol intervenant dans le cycle imtcrne de l’azote et de ce fait pouvant
contribuer au wainticn de la fcrtilit6 azotde du sol. EstimC dans l’intervalle :
Mis X (HiSP % ( lis f
NiS X - Nis X
: uzote 15 retrouvé analytiquement dans le sol. difficilement rCcupCnble par Les cultures
suivantes
PERTES %
: 1100 - (CRU X + lis %) : azote 15 “perdu”.
n(on retrouvé dans le systbmc sol-plante.
uesurable par difflrence
.-.~ _.
Y---
-
----.
“I.--.~ -,----“-*(j
-m--
-----.--
56
CHAPITRE III : TECHNIQUES E:T METHODES
lli.‘i - Tlyçhniaues
-
Analvtiaue:;
111.1.1 - Définition
111.1.2 - Dosages chimiques
III. 1.3 - Dosages isotopiques
III.L! - fyl&hodes isotooiaues de quantification et d’interarétation
181.2.1 - Méthode isotopique de quantification du pool d’azote mobilisable du sol :
concept de la valeur A
111.22 - Méthode isotopique (de quantification in situ de la fixation de N,
111.2.2.1 - L’engrais azoté est la source d’azote 15
111.2.2.2 - L’engrais alzoté immobilisé dans le sol est la source d’azote 15
lil.2.:3 - Méthode isotopique dl’évaluation d’un faateur du milieu, d’une varié% au d’une
technique culturale sur le critère
111.2.3.1 - Céréales
111.2.3.2 - Légumineuses
III.3 - Erreurs analvtiaue - Traitement statistiaue des résrU!&
58
Les techniques et la méthodologie isotopiques que nous utilisons sont celles
développées et appliquées par l’école de Cadarache (C.E.A, G. GUIRAUD) et par l’école de
Vienne (A.I.E.A, Pr. FRIED) celle-ci pour les méthodes de quantification de la fixation de N,
et celle-là pour les techniques isotopiques de laboratoire (technologie et techniques
isotopiques) et de terrain. La terminologie et les abréviations adoptées proviennent de ces
deux écoles.
III.1 - Techniaues analytiaues
111.1.1 - Définitions (GUIRAUD 1984)
- Teneur (ou abondance) et excès
nombre d’atomes ‘94 x 100
Teneur en % ?
? ???
nombre d’atomes “N t “N
Teneur naturelle
0,366 % = T.N. %
Excès isotopique E % = T % - T.N. %
- Dilution iaotopiqUQ
La méthode de la dilution isotopique ainsi que ses conditions de validité ont
été récemment détaillées par GUIRAUD (1984). Nous les résumons ci-dessous.
Soit X la quantité d’azote à déterminer dans un système donné,
Q une quantité connue d’azote avec un excés isotopique connu E,
E’ l’excès mesuré du mélange X + Q.
On a : Q . E = (Q t X) E’
E
d’où X Q (- -1)
??
E’
59
Pour que cette formule soit valablement applicable, II faut :
. que X et Q soient sous la même forme chimique ;
- que le mélange X + Q soit homogène (d’où des difficultés avec les formes solides).
llI.1.2 - Dosages chimiques
ILe dosage de l’azote se fait par minéralisation Kjeldahl (incluant la réduction des
nitrates), entraînement à la vapeur et dosage en retour après piégeage dans de l’acide en
excès.
iPour éviter les pollutions, nous utilisons une unité d’entraînement “tout verre” et
opérons un rincage abondant au méthanol entre les séries homogènes d’échantillons.
L.‘analyse du phosphbore dans les plantes (essai XII) ainsi que toutes les analyses de
sol ont bté réalisées au laboratoire central d’analyse eau-sol-plante du Centre Nalional de
Recherches Agronomiques de Bambey (OLIVER 1975 et 1978 non publiés, NDIAYE et OLIVER
1982 non publié).
111.1.3 - Dosaaes isc$oDiqueg (GUIRAUD 1984)
Les dosages ont été’ réalisés hors du Sénégal dans des laboratoires spécialisés dont
nous donIrIons la liste au tableau 2.
Le dosage isotopique se fait sur l’azote gazeux N, obtenu par deux procedés
schématisés la figure 7 : (a on transforme NH’, en
)
N, par réaction avec EkOLi dans un
appareil de Rittenberg ou de Martin-Ross, (b) on transforme l’azote organique plante en N,
par minéralisation DUMAS. La (détermination de la teneur isotopique se fait avec un
spectomèl:re de masse dont l’avantage essentiel est sa précision ; ses inconvénients sont : son
coût, son entretien, son fonctionnement ainsi que la quantité d’azote nécessaire à la mesure
(de I’ordr,e de 500 microgrammes pour un spectomètre classique).
Quant au spectomètre optique, GUIRAUD (1986, non publié) écrivait à son sujet : ‘“ses
principaux défaut sont sa moindre précision, surtout dans les faibles teneurs iisotopiques, et
le choix du verre servant à préparer les ampoules (qualité et géométrie). Par contre, le prix
d’achat, La simplicité du fonctionnement, la faible maintenance et les quantités d’azote
nécessaire (quelques microgrammes) sont des avantages certains pour cet aplpareil”‘.
60
S p e c t r o m è t r e
Azote tota I
d e m a s s e
S p e c t r o m è t r e
optique
Dumas
(b)
Figure 7 : Schéma montrant les deux méthodes de dosage de l’azote 15. D’aprés GUIRALJD (1984).
61
Tableati 2
-.
: Modalités de réalisation des différents dosages isotopiques.
Essai
Lieu de réalisation
Scientifiques
Méthode de
Tqpc- de
du dosage
impliqués
préparation
soectromé-
de N2 référen-
tre
.
ciée (ai ou (b)
à la figure 5
-.
-
-
-
1
CIRAD de
M. LUZANU
a)
Mas<se
Montpell ier
M. ROMERO
(France)
II a IV
CEN de
M. GUIRAUD
a)
Masse
Cadarache
(France)
v à VII
Centre IFDC
Dr. VLEK
Masse
(U.S.A)
Dr. STUMPE
IX à XIV AIEA de
Pr. FRIED
(b)
Optique
Vienne
Mlle AXMAN
(Autriche)
62
A l’heure actuelle, des progrés notoires ont été réalisés ; notamment avec le modèle
Nol-6 E fabriqué à Leipzig (R.D.A) acquis récemment par notre laboratoire de Bambey. Ces
améliorations portent sur : (a) le temps de préparation et de mesure beaucoup plus rapide,
(b) la précision du résultat surtout aux faibles teneurs (on dose facilement la teneur naturelle
en 15N de 0,366 %), (c) le fonctionnement (les échantillons liquides sont admis ;
l’informatisation en bout de chaine permet l’affichage du résultat).
III.2 - Méthodes isotopiaues de quantification et d’interprétation
111.2.1 - Méthode isotooiaue de quantification du pool d’azote du sol :
çonceot de la valeur A (FRIED and DEAN 1952)
Ce concept repose sur l’hypothèse suivante : lorsqu’une plante est en présence de
différentes sources d’azote, l’absorption à partir de chacune de ces sources est proportionnelle
à la quantité disponible dans ces différentes sources, d’où l’équation de base :
r
I
I
N total
NdfF
NdfS
l
z-----s
I
N total disponible
N F
As01
l
où les termes :
N total disponible = NF + Asol,
NF
= azote engrais apporté,
Asol = azote sol disponible (pool d’azote mobilisable),
représentent des sources d’azote et sont exprimés en équivalent engrais, par exemple en kg
N ha-’ équivalent sulfate d’ammonium, si cet engrais est l’engrais utilisé pour la mesure .
La quantité d’azote disponible dans la source “sol” est désignée par A. Pour la
détermination de cet azote, nous devons connaître :
- N total
- NdfF = N total x fNdfF
- NdfS = N total x fNdfS
où les termes :
‘. *-lu---
---
“,._l~~,l~..~-“-“...-..
*--“-“.--_I--F
.-.*
63
,fNdfF =
fraction N provenant de l’engrais (fraction N derived from Fertilizer)
,fNdfS =
fraction N provenant du sol (fraction N derived from soil)
vérifient I’kgalité suivante :
1’NdfF + fNdfS = 1
Ces équations nous permettent d’krire les deux relations suivantes :
fBdf F
fNdfS
1 - fNdfF
-
-
-
-
= -
-
-
=
NF
As01
As01
De l’équation 16, nous déduisons la valeur A du sol :
1 - fMdfF
A sol = NF (
1
fNdfF
Si E et E’ ,sont respectivement les excès isotopiques de l’engrais et de la plante, compte tenu
de I’équai:iion 12, cette relation devient :
T--l
I
E
I
1
A sol = NF (-- - :1 ) 1
(1’1)
I
E’
l
L
-
-
Cette équation est de la même forme que l’équation de dilution isotopique établie
à la page 58.
111.2.2 - Méthode isotopiaue de quantification in situ de la fixation de
N, oar ta méthode isotooique.
ILes méthodes de quantification de la fixation de N, par marquage à l’azote 15
in siru peuvent être classées en trois catégories selon l’origine de l’azote 15 : (a) la méthode
fondée sur l’utilisation directe de l’engrais azoté, (b) la méthode fondée sur l’utilisation de
l’engrais azoté immobilisé dans le sol par ajoût concomitant d’une source carbonée, (c) la
méthode ifondée sur l’utilisation de l’engrais azoté marqué résiduel, sous forme organique
essentiellement, aprés une culture! ayant reçu cet engrais marqué.
6 4
Une excellente étude comparative des avantages et inconvénients respectifs de ces
différentes méthodes a été publiée par CHALK en 1985.
Nous avons appliqué la méthode (a) dans les essais VIII à XIV hormis l’essai X où
nous avons appliqué la méthode (c). Nous présentons ci-dessous les méthodes (a) et (c).
111.2.2.1 - L’enarais azoté est la source d’azote 15 (FRIED and BROESHART 1975,
FRIED and MIDDELBOE 1977)
Trois sources d’azote contribuent à l’alimentation azotée de la légumineuse :
- azote engrais apporté,
- azote sol fourni par le processus de minéralisation,
- azote fourni par le processus de fixation biologique de N,.
- Conditions à ne pas enfreindre et hypothèses devant être admises
L’énumération exhaustive de ces conditions et hypothèses figurent au tableau 3, que
nous résumons ci-dessous :
(1) la méthode de la valeur A requiert un traitement standard constitué d’une plante
de référence non fixatrice, pour laquelle on doit émettre les deux hypothèses de base
suivantes :
(2) la plante de référence absorbe l’azote sol et l’azote engrais dans le même rapport
que la plante fixatrice, reflétant ou “voyant” le même pool azote sol (exprimé en unités d’azote
engrais) présent dans le sol ;
(3) similitude entre plante fixatrice et plante de référence : la plante non fixatrice
doit présenter une similitude avec la plante fixatrice étudiée, sur les trois paramètres suivants:
a) la longueur du cycle végétatif ;
b) le rythme d’absorption de l’azote en cours de cycle ;
c) la profondeur d’enracinement.
- Détermination de la valeur A fixation
La plante de référence permet de calculer la valeur A sol.
A partir de la plante fixatrice de N,, l’équation 17 permet de calculer la valeur A
(sol + fixation), de laquelle on tire les deux relations suivantes :
AFix = A(s01 t Fix) - As01
Tableau 3 - CONDITIONS A NE PAS ENFREINDRE POUR L’APPLICATION DE LA METHODE
-
-
-
-
DE DILUTION ISOTOPIQUE (D’aprih WITM, conmunication personnelle).
(1) EXCES ISOTOPIQLIE PLANTE REFERENCE = EXCES ISOTOPIWE SOL.
Vrai seulement si : - aucurediscriaînation entre l% et Ih dans le sol ;
- la1 plante de r6fhence ne fixe pas 12 ;
- ~IICW discrimination isotopique dans le m6tabolisw azoté ;
- 1"échantillonnage des diffhnts organes est reprhentatif de la
plante entiére ;
- 1 'azote des semences est négligeable sinon en tenir C-Q.
(2) POOL N-SOL REFERENCE = POOL N-SOL LEGUHINEUSE
Vrai( seulcmnt si léguineuse et dfkenœ :
- ont la @~DZ longueur de cycle ;
- poussent dans le Hhe sol ;
-"voient"le Ê pool H-sol. prkisthent.
(a) ont le mi% profil racinaire,
ou
(b) la distribution 1% dans le sol est enmtièremmt la même,,
et
(c) ont le même rythe d'absorption de l'azote,
o u
(d) l'exch isotopique du sol .est stable dans le teaps.
(3) LES LEGUMINEUSES ABSORBENT L’AZOTE DU SOL DANS LA MEME PROPORTION=
L’AZOTE DE L’ENGRAIS
Vrai seulement si : - aucune discrimination entre 1% et 1% ;
- aucune discriminat5on entre les différentes ferres d'azote
(ou - discrimination par la léguineuse et la rtSf&ence identique)
(4) QUE LE PROCEDE DE MESURE N’AFFECTE PAS LUI-MEME LA FIXATlDhl-
Vrai seulement si :
- 'l'azote engrais ajouté n'a pas d'effet ;
- la proximit.6 r6ft%X?nce-légumineuse n'a pas d'effet.
( 5') QUE LA METHODE MESURE IA QUANTITE D'AZOTE FIXE
Vrai seulement si :
- tout l'azote fixé se trouve dans la plante.
66
% Ndff
% NdfFix
% NdfS
% NdfFix t % NdfS
- =
z----z
(18)
N F
AFix
As01
AFix t As01
111.2.2.2 - La source d’azote 15 est I’enarais azoté maraué immobilisé dans le sol
l’année Précédente (FRIED et a/ 1983, CHALK 1985)
Le principe de la méthode est le même que précédemment mais le marquage à l’azote
15 de la plante est dû, non pas à l’engrais azoté mais à la matière organique du sol sens
large qui a été préalablement marquée par un engrais azoté: Cette méthode est peu répandue,
sans doute parce qu’elle requiert un lourd investissement en azote 15 l’année 1 pour n’en tirer
profit qu’en année 2 ; elle est pourtant facile à mettre en oeuvre et de plus elle situe l’étude
au niveau du système de culture. Comme dans la méthode précédente, les mêmes conditions
et hypothèses demeurent et surtout l’obligation d’utiliser une plante de référence, que nous
justifions ci-dessous :
- on conçoit, a priori, qu’une plante qui ne prélèverait son azote qu’à partir de la
matière organique du sol - donc en absence d’engrais azoté et de fixation biologique et dans
l’hypothèse d’un marquage uniforme de cette matière organique - présenterait un excès
isotopique identique à celui de la matière organique du sol ;
- en réalité cette matière organique n’étant pas uniformément marquée, le pool d’azote
mobilisable alimentant la plante, défini page 12, a un excès isotopique différent de la matière
organique du sol et de plus décroissant dans le temps. On détermine alors l’excès isotopique
moyen de ce pool d’azote mobilisable durant le cycle végétatif par la culture d’une plante non
fixatrice (plante de référence) dont l’excès isotopique reflète, en absence d’engrais, celui du-
dit pool. Une source extérieure d’azote - fixation de N, en l’occurrence - entraine donc une
diminution de cet excès isotopique, en d’autres termes une dilution isotapique dans le végétal
(arachide ou soja dans nos essais).
On désigne les excès isotopiques par E % et e %
I
I
I
I
I
Pool d’azote rmobilisable
I
I Azote de l’air
1
1
du sol E %
I
I
I
I
I
L
I
‘- - .-
I
Jl
----A
mil
arachide ou soja
E%
e %
67
Dans ces conditions, le pourcentage d’azote de l’arachide ou du soja provenant du
pool d’azote mobilisable du s’ol est :
e x 1.00
% NdfS = -
-
-
E
ce qui implique que le pourcentage de l’azote de l’arachide provenant de la fixation symlbiotique
est :
100 (E-e)
% NdFix
?
?
? ? ? ?
?
111.2.3 - Méthode isotoeiaue d’évaluation d’un facteur du milieu ou d’une technique
culturale sur le C:ritère de l’utilisation ootimale de l’azote
II s’agit de déterrniner le degré de réalisation de la stratégie d’économie de
l’azote presentée dans l’introduction page 23.
111.2.3.1 - Céréales
lia mise au point d’une fumure azotée la plus économique possible dite “éclonome”
(voir glossaire) nécessite d’une part l’accroissement de la fourniture d’azote par le sol, dionc
du pool d’azote mobilisable du sol évalué par la valeur A, et d’autre part l’accroissement de
I’efficience réelle de l’azote engrais.
P(our satisfaire a ces deux conditions, les techniques culturales associées a la
fertilisation azotée, devront tendre à :
,(l ) - réduire l’excès isotopique de la plante, ce qui révèlera l’accroissement de la
valeur A du sol (voir équation 17 page 63)
(i!) - accroître le NdfF et I’efficience réelle de l’engrais dans le système sol-plante ,
ce qui traduira la diminution des pertes d’azote engrais.
Les objectifs (1) et (2) peruvent apparaître incompatibles si l’on considère seulement
la plante. En réalité, ils ne le sont pas ; en effet, d’après l’équation 11 on peut écrire :
68
E’
NdfF =
- x N total
E
D’après cette relation, on montre aisément que si le N total de la plante augmente de
a % sous l’action d’une technique et que corrélativement l’excès isotopique de la plante (E’)
diminue de b % (objectif l), le NdfF (objectif 2) augmentera si la relation suivante est
satisfaite:
(100 t a) (100 - b)
>1
100’
laquelle s’exprime sous une forme plus simple :
ab
- < 100 avec a > b
(20)
a - b
Nous en donnons une application au paragraphe IV.3.2 page 138.
En fait, il importe de considérer globalement I’efficience réelle de l’azote engrais dans
la plante et dans le sol où celui-ci peut participer au cycle interne de l’azote et être récupéré
par la plante.
111.2.3.2 - Uaumineuses
Pour les légumineuses, l’objectif premier est de réduire la fourniture d’azote sol et
engrais durant la phase où elles sont capables de fixer l’azote, ce qui signifie, en corollaire,
accroître la fixation symbiotique de N, relative (% NdFix) donc agir dans le sens d’une
réduction du rapport :
NdfF t NdfS
(indice 1)
N total
Par ailleurs, l’exigence de maintenir la fertilité du sol commande de recycler les pailles
directement ou indirectement via l’animal (figure 5). bn utilisera donc de préférence des
variétés pour lesquelles l’azote sol exporté (généralement l’azote sol dans les grains) soit au
69
moins compensé par le N, fixé dans les pailles restituées t la biomasse racinaire
(condition 1) Ces paramètres n’étant pas mesurables, faisant abstraction de la biomasse
racinaire, on applique la relation équivalente qui stipule que le N total des restitutions (Nr)
soit supérieur ou égal au NdfS, ou encore que le N total exporté (Nex) soit inférieur au N,
fixé (NdfFix), NdfS et NdfFix Atant mesurable (condition 2). Cependant la biom’asse racinaire
n’est pas négligeable et nous pouvons en faire une estimation (voir tableau 37A en annexe).
Enfin, no,us admettrons que si la condition 2 est satisfaite au niveau de la plante récoltée, elle
le sera a fortiori au niveau de la plante
t biomasse racinaire. Ceci se résume dans
l’équivalence suivante, la condition 1 équivalant à la condition 2 :
\\N, fixé rIailles > N-sol Qrains,/
<=> \\ N t o t a l Daille > NdfS/
il
\\/
paramètres non mesurables
paramètres mesurables
(indice 2)
La méthode de la valeur A nous permet de calculer ces deux indices penmettant
donc l’évaluation d’un facteur de l’environnement, d’une variété ou d’une technique :
/ndice 1 : économie de l’azote ou ootentiel fixateur,
valeur calculée :
NdfS t NdfF
100 x
% NdfFix
? ? ? ? ? ? ?
(21)
N total plante
Cette valeur devra etre la plus petite possible.
[ndice 2 : maintien de /a fertilité azotée,
valeur calculée :
N total paille - NdfS (kg ha.‘)
(22)
Cette valeur devra être supérieure à zéro.
Elle s’annule lorsque le % NdfFix est égal à l’indice de rendement calculé sur la base
du N tota.1, ce qui se résume sous la forme de l’équivalence suivante :
N total paille - NdfS = 0 < = = > % NdfFix = Indice de rendement
70
L’indice 1 s’applique à un ensemble de facteurs permettant ainsi d’effectuer
leur classement (variétal par exemple) ; l’indice 2 peut s’appliquer à un seul facteur
(une variété par exemple) permettant ainsi de le classer ‘bon’ ou ‘mauvais’ sur le
critère examiné.
Une opération de choix variétal fondée sur ces deux indices nous ferait tendre vers
la variété idéale :
- qui commence à fixer le plus tôt possible ;
- dont la fixation n’est pas inhibée par l’azote minéral du sol ;
- pour laquelle toute augmentation de rendement, donc toute demande supplémentaire
en azote, soit satisfaite par la fixation de N, et non par le sol et/ou l’engrais azoté ;
- dont la production en protides grains se fasse le moins possible au détriment de
l’azote du sol.
Des applications seront données tout au long du chapitre V.
Ill. 3 - Erreurs analvtiaues - Traitement statistiaue des résultats
L’utilisation du traceur azote 15 dans les systèmes sol-plante permet d’atteindre une
trés bonne précision du résultat de teneur en azote engrais dans l’échantillon, donc de
précision du NdfF %. Comme le souligne GUIRAUD (1984), avec seulement trois répétitions,
les coefficients de variation des résultats du dosage d’azote total dans les sols et les végétaux
par la méthode kjeldahl se situent aux alentours de 2 à 3 I ; ceux des dosages isotopiques
sont encore plus petits. II en résulte que la principale source d’erreur proviendra de la
variabilité des essais agronomiques : variabilité spatiale et erreur expérimentale.
Nous avons essayé d’appréhender la variabilité spatiale au niveau de l’essai au
champ IV en ce qui concerne le CRU %, le NiS % et les pertes d’azote engrais hors du
système sol-plante égales à 100 - CRU % - NiS %.
L’erreur expérimentale est estimée par l’analyse de la variante. Les dispositifs
expérimentaux sont de type blocs aléatoires complets avec parcelles divisées (“split-plot”) ou
sans parcelles divisées. Le nombre de répétitions est : de 5 (essais 1, IX, X, XIII), de 6 (essais
II, Ill, IV à VII, VIII, Xl, XII), ou de 8 (essai XIV) ; l’essai en lysimètre X est entièrement
randomisé et comporte 5 répétitions.
7 1
L’interprétation statistique de l’ensemble des essais est réalisée selon QUIIDET et
MASMEJEAN (1962), LEGOMPT (1965) et DAGNELIE (1973 et 1975). La probabilité de
l’hypothèse est P = 0,05. Pour les essais Blocs la significativité est mesurée Ipar le test de
Newman - Keuls ou de la ppds. Pour les essais en Blocs avec parcelles divisées (“spli,t-plot”),
(on applique le test de la ppds ; si l’interaction entre traitements principaux et sous-traitements
ln’est pas, s’ignificative, on conclut que les sous-traitements ont le même effet, quel que soit le
,traitement principal ; si l’interaction est significative, dans ce cas, on poursuit l’interprétation
:Selon la m&hode développée par QUIDET et MASMEJEAN (1962). Les fonctions de production
(ont été calculées avec le logiciel MSTAT version 4, mis au point par le MSTAT Developpement
‘team Michigan State University et par I’Agricultural University of Norway.
#nterprétations statistiques des valeurs NdfFix
(Zes valeurs, comme nous l’avons vu au paragraphe 111.2.2.1 pages 65 et 66, ré!sultent
de la différence entre deux valeurs A (équation 18), ou entre deux excès isotopiques (équation
19), chaaune des valeurs étant obtenue sur des parcelles de référence ditles “non nod.”
permettant le calcul de la valeur A “sol” et des parcelles comportant la légumineuse fixatrice
dite “nod.“. La randomisation de l’ensemble de ces parcelles, appliquée aux premiers, essais
réalisés (essais IX et XIII) au début de nos travaux, ne nous autorise pas à effec:tuer la
différence [valeur A “nod.“] - [valeur A “non nod.“] par parcelle mais seulement une différence
[valeur A, “mod.” moyenne] - [valeur A “non nod.” moyenne]. Pour les besoins de l’interprétation
statistique, on soustrait de chaque valeur A “nod.” parcellaire, la valeur A “non nod.” moyenne.
C:e procédé, nous le reconnaissons est moins rigoureux au plan statistique que celui
qui consisterait à soustraire deux valeurs A issues du même micro-site. Nous ne pouvons
effectuer cette différence en ralison de l’éloignement possible entre parcelles et en
conséquence, de la variabilité spatiale (que nous essayons d’appréhender alu paraigraphe
IV.2.2). C’est la raison pour laqu~elle, nos dispositifs expérimentaux, par la suite, ont été
améliorés #afin de rendre contiguës parcelles “nod.” et parcelles “non nod.” (essais VIII, XI, XII
‘et XIV), nous autorisant alors à soustraire les deux valeurs A obtenues dans um mêmle
micro-site,
73
CHAPITRE IV - OPTIMISATION DE L’UTILISATION DE L’AZOTE DES ENGRAIS ET DU
SOL DANS LES SYSTEMES SOL-PLANTE NON FIXATEURS DE N,
IV.1 - Les dispositifs expérimentaux
IV. 1.1. Essai au champ I
IV.l.2. Essai au champ II
IV.1.3. Essai au champ Ill
IV. 1.4. Essai au champ IV
IV.15 Essais au champ V, VI et VII
Iv.2 - Disponibilité et utilisation de l’azote orovenant du sol et de l’engG&
IV.2.1 - Disponibilité de l’azote sous cultures de mil et de ma’is.
Essais au champ I à VII
IV.2.1 .l . Rendement, productivité et rentabilité de l’engrais
IV.2.1.2. Coefficient réel d’utilisation de l’engrais
IV.2.1.3. Immobilisation de l’engrais
lV.2.1.4. Eff icience de l’engrais
IV.2.1.5. Fourniture d’azote par le sol
IV.2.1.6. Conclusion
IV.2.2 - Variabilité spatiale. Essai au champ IV
IV.2.2.1. Coefficient réel d’utilisation de l’engrais
lV.2.2.2. Immobilisation de l’engrais
lV.2.2.3. Efficience de l’engrais
lV.2.2.4. Fourniture d’azote par le sol
lV.2.2.5. Conclusion
IV.2.3 - Lixiviation de l’engrais. Essai au champ Ill
lV.2.3.1. Lixiviation en cours de cycle et utilisation de l’engrais par la plante
lV.2.3.2. Profondeur de lixiviation de l’engrais
lV.2.3.3. Conclusion
75
IV,.1 - LES DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX
77
Sept essais au champ numérotés de I à VII ont été réalisés ; leur situation
géographique, environnementale et culturale est résumée au tableau 4.
IV. 1.1 - Essai au chamo I
Un essai pluriannuel, dont le but est d’étudier la fertilisation azotée du mil en présence
ou en absence de compost, a été mis en place en 1971 à Bambey (voir tableau 4). Les
traitements de cet essai sont les suivants : 0, 30, 60, 90, 120, 150, kg N ha.’ an” en présence
ou en absence de compost de paille de mil à la dose de 10 t M.S ha-’ an.’ dont les teneurs
en carbone et azote sont en moyenne de C = 27 %, N = 1,25 %. La technique de fabrication
du compost, inspirée de celle décrite par GROS (1974) pour la fabrication du fumier artificiel
a été adaptée à la zone tropicale sèche (GANRY non publié) ; elle est décrite par MUSTIN
(1988) dans son ouvrage sur le compost. L’essai comprend des parcelles élémentaires de
6 x 9 m disposées en blocs subdivisés (“split-plot”), avec six répétitions. La fumure minérale
P, K et S est apportée en quantité suffisante pour satisfaire les besoins du mil (30 P,O,, 40 K,O
et 20 S). L’azote, sous forme d’urée, est apporté en trois fois au cours du cycle : 1/5 au
semis, 2/5 au démariage (1 O-l 6ème jour) et 2/5 au début de l’épiaison.
L’essai au champ I est implanté dans l’essai pluriannuel ci-dessus en apportant de
l’engrais marqué aux doses 30 et 90 kg N ha”. Son but, après quatre années de culture
continue de mil, est d’étudier l’effet cumulatif du compost et de l’urée apportée à deux doses:
à une dose faible de 30 N et à une dose forte de 90 N, avec cinq répétitions (Bloc I supprimé
car influencé par la proximité d’une rangée d’arbres). Cinq prélèvements sont effectués en
cours de cycle aux stades démariage, montaison, épiaison, floraison et maturité. Les figures
14 Aa et 14 Ab en annexe montrent la disposition des différentes parcelles de prélèvements
et de rendement. La figure 1 A en annexe permet de situer ces prélèvements dans le cycle
cultural par rapport aux pluies et aux apports d’urée. Les quantités d’azote apportées figurent
dans le tableau 5.
Pour les différents prélèvements, les analyses d’azote sont réalisées sur les organes
suivants : [plante entière] aux stades démariage, montaison et épiaison ; [épi] et [tige +
feuille] au stade floraison ; [grain], [rachis + glumes] et [tige + feuille] au stade maturité.
Les prélèvements de sols sont réalisés à la tarière dans les horizons O-20 cm, 20-
40cm, 40-80 cm et 80-l 20 cm, dans la sous-parcelle “maturité” (cinq prélèvements sont réalisés
puis homogénéisés ; un échantillon moyen est ensuite constitué sur lequel portent les
analyses). Les densités apparentes prises en compte sont d = 1.5 pour O-20 cm et d = 1.6
pour 20-120 cm.
-‘ldmmil--1I--~---
--
-,“-
^._--_“-.”
. ..__ - - _ . - .
- . . . . . . - ”
_ - - I ^ . _ y 1
~ ~ ‘ U r
78
Tableau 4 :
-
-
Situation gésgraphiqlle,environnementale
et culturale des différents essais
réalisés au champ sur céréales.
--
--
---
jhiuméro
Dénomination
Localité
Type del') \\Variété(*)' ~Précédent cul-\\Année /Pluvioi
sol
lcultivée
ltural
lde réatmétriel
l
1
I
llisa- 1
I
Ition, 1
L.---_ -----
--I -- ---
-
t
:1
Essai inclus dans un essai plu-
t
Ferrugineux 1 Mil
a$è;ènecCl,l,,,,~
riannuel '>azote x compost“ mis en 1 Bambey
tropical peu I
5
I
place en 1971
lessivé type I Syn. 1
pluriannuel
I
f
"dior"
I
t
I
I
- - - -
--
+-- -
-~---+
I-
idem
1 Mil
Rotation
I:[
E!ssai "paille x compost"
Bambey
essai 1
1 syn. 1
arachide
404 IlmI )
t
I 1977
I-
-
mil
--
I
/
I
-+--
I.-
_)--__I
Essai coordonné AIEA "Economie de
idem
I
1 Mil
Rotation
I
l
111:
1
l'eau et des éléments mineraux"
Bambey
essai 1
(Souna III
arachide
1980
1387 mn 1
I
céréale
I
l
-
-
- -
--
- +-
[-
I
- l - - l - l
I I\\f
Essai "efficience de l'urée sur
r
1
Rouge
'Mais
1
,
I Rotation
I
l
I
IlkITS”
ferrugineux
B.D.S
/
1arachide
1 1978
1760 mm 1
tropical
/
I
I
I
I
lessivé sur '
l
I
gré sablo-
1
argileux
i-i-
-_
I
I
1
/
I
-
i-
I
--Id
"efficience de l'urée sur
Ferrugineux
/Mais
(Jachère
:
tropical
p - 1 0
1 pluriannuelle
1 1983
1771 ilml 1
lessivé b tâ- I
I
I
ches et con-
I
I
l
Cr&ions type
I "beige"
c --c
--j--L
l
f VI
1 Essai "efficfence de l'urée sur
lidem
!Mars
l Rotation
I maTsU'
ISéfa
lessai
V
IB.D.S
(arachide
1 '1984 1980 mn 1
-I_
Icéréale
I
"efficience de l'urée sur
idem
YaTs
Fréquence
I essai V
' 6.D.S
élevée de 1.a
’
1985
846 mn ;
I
I
cér6ale dans la
'
/
/
rotation
I
l
1
(1) pour une plus amp'le informationvoir tableau 1
(2) - le mil var. syn. 1 est une population synthétique d'un mil a structure plus céréalihre que le mil souna et de cycle
plus court (75 jourssemis+écolte
au lieu de 90 jours pour le souna) ;
- le mil var. Souna III est une variété qui a fait largement ses preuves en milieu paysan mais son cycle de 90 jours
est
souvent
trop long pour les conditions climatiques du Nord. Malheureusemerkle Souna I:[I, #résultat du
croisement de huit lignées, vient d'être de nouveau perdu ;
- le 1~1s. var. BDS est un hybride double qui a fait ses preuves depuis plusieurs années et donne de hons hultats en
Cultu!re intensive. Malheureusement, la perte d'un des géniteurs bloque le processus de multiplication. Pour la fa-
brication du "r,iz de maïs", cette variété donne les meilleurs résultats. Il est cependant dlouteux que l'utilisation
d'un hybride double soit justifike dans les conditions du Sénégal, vu le coût élevé de multiplication des semences 3
- le maïs var. ZM-10 est une population de Casamance dont les qualttés de rusticité permettent de la recommander
,en systèmes de culture à faible intensification.
79 -
Tableau 3 : Quantités d'azote engrais et d'azote ï5 apportées en cours de cycle.
htey, éssai 1.
N-engrais(l)
- 1
apporté kg ha.
Germination(~)
Demariage
NI + "2
Montaison
N1 + Np + N3
NI
N2
N 3
N-engrais
5.89
11.78
17.67
11.79
29.5
30N 15N-engrais
0.189
0.378
0.567
0.378
0.945
N-engrais
17.69
35.37
53.06
35.37
88.4
9DN
15N-engrais
0.567
1.134
1.701
1.134
2.835
(1)
urge avec excb isotopique E X = 3,21
(2)
apport engrais a la première pluie utile (le semis est fait en sol sec).
80
IV.1.2 - Essai au chamo II
Le but de l’essai au champ II est d’étudier comparativement sur le mêmle type de sol
et pour la même variété de mil que dans l’essai I (tableau 4) les effets directs de la paille et
du compost provenant de cette même paille, enfouis par labour en fin de cycle de ll’année
précédente. Les doses apportees sont de 10 t M.S ha” de paille (C% = 46 ; N% = 1,04) et
de 6 t M.S ha.’ de compost (C”h = 21 ; N% = 1,23). Les trois traitements, témoin, “paGlle” et
“compost” reçoivent la fumure minérale P, K et S en quantité suffisante pour satisfaire les
besoins du mil (30 P,O,, 40 K,O et 20 S). L’azote urée est apporté pour moitié après le
démariage et pour moiti& en fin de montaison à raison de 90 kg N ha.‘. La figure 2 A en
annexe situe ces apports d’azote dans le cycle cultural par rapport aux pluies.
L’,Értude azote 15 rapportée ici concerne l’essai total mis en place à cet effet. L’essai
comprend des parcelles de 50 m* disposées en blocs avec six répétitions. L’écartement du
mil est de 15 cm x 45 cm. La parcelle azote 15 incluse dans la parcelle principale a une
surface de 2,63 mZ et la sous-parcelle azote 15 récoltée, de 0,54 m2, représentant huk pieds
de mil (figure 15 A en annexe:). A lia récolte, on élimine une ligne dans le sens cle la longueur
et trois lignes dans le sens de la largeur.
IV.1.3 - Essai au champ Ill
Le but de l’essai au champ Ill est de suivre la lixiviation de l’azote engrais, marqué
a l’azote 1.5, en cours de cycle sous culture de mil souna III. La méthode repose sur l’analyse
du traceur azote 15 dans la solution du sal prélevée à différentes profondeurs à I’alide de
capteurs de solution (PIERI 1979) installés dans les parcelles ayant reçu l’azote l5 : la
présence de traceur dans la solution du sol traduit la présence de l’azote engraiis a la
/profondeur prélevée. Le dispositif expérimental est constitué par six parcelles traitées de façon
identique. La fumure minérale P,K: et S apportée est la même que pour les essais I et II.
L’azote est. apporté sous forme de sulfate d’ammonium à la dose de 60 N. La Iparcelle azote
15, inclus’e dans la parcelle principale, a une surface de 9,72 m* et la parcelle az:ote 15
récoltée, de 4,86 m’, représentant six pieds de mil, qui encadrent les capteurs de solution
((figure 15 ,A en annexe). La figure ,3 A en annexe situe les différents prélèvemems de s#olution
du sol en ,fonction des pluies et dles apports d’engrais azoté dans le cycle cultural.
IV.1.4 - Essai au champ IV:
Le but de l’essai au champ IV est double : (a) étudier I’efficience de f’urée sur maïs,
I(b) marquer suffisamment le sol avec l’azote 15 afin de pouvoir quantifier la fixa.tion de N, sur
81
le soja suivant le maïs. L’étude sur le soja n’est pas relatée dans le présent mémoire.
L’essai est implanté à la station de Nioro (carte figure 1 page 29) dont I’isohyète
actuel est de 600 mm (figure 2 page 30).
Nous présentons ici les résultats de la première étude. Le dispositif expérimental est
constitué de 42 parcelles principales d’une surface de 36 m* disposées en six blocs (essai
Blocs aléatoires) traitées de façon identique. La fumure minérale P, K et S apportée est
suffisante pour satisfaire les besoins du maïs (35 P,O,, 85 K,O, 20 S). L’azote est apporté à
la dose de 100 kg N ha-’ en surface à raison de 1/5 au semis, 2/5 au 25ème jour et 2/5 au
45ème jour. La figure 4 A en annexe situe ces apports d’azote dans le cycle cultural par
rapport aux pluies. L’écartement du maïs est de 25 x 90 cm. La parcelle azote 15 incluse dans
la parcelle principale a une surface de 3,6 m2 et sous la parcelle azote 15 récoltée de 1,12m2
représentant cinq pieds de maïs (figure 16 A en annexe page 326). On récolte les pieds de
maïs conformément aux indications de la figure 16 A en annexe.
Les analyses d’azote sur la plante ont été réalisées séparément sur les [grains], [rachis
t spathes], [tiges + feuilles].
Les prélèvements de sol sont réalisés de la même façon que dans l’essai I (page 77).
Les résultats relatifs au bilan azote 15 dans le système sol-plante, en raison de leur
grand nombre (42 répétitions) sont présentés sous forme d’histogramme (figures 17, 18, et 19).
IV.1.5 - Essai au champ V. VI. et VII
Le but de ces essais est double : (a) étudier la fonction de production du maïs a
partir des courbes de réponse à l’engrais azoté, (b) étudier I’efficience de l’urée comme définie
au paragraphe II.2 page 52.
Ces essais ont été réalisés dans le cadre d’un programme de recherche en
coopération avec I’IFDC*, échelonné sur trois ans de 1983 à 1985, mis en oeuvre dans le
sud du Sénégal à la station de Séfa. Trois sites différents ont été étudiés (un site par année).
82
On étudie d’une part, la réponse du mals à l’urée (0, 50, 100 et 150 kg ‘N ha-‘)
apportée selon deux techniques en 1983 et trois techniques en 1984 et 1985 : d’autre part,
pour la dose d’azote a priori optimale (100 N ), on mesure le bilan de l’azote engrais dans
le système sol-plante par le moyen de l’application d’urée enrichie en azote 1!5. Les figures
!j A, 6 A et 7 A en annexe situent ces apports d’azote dans le cycle pluviométrique et cultuiral.
Les trois techniques d’application sont les suivantes :
II
_ .
Surface’ (Broadcast). L’urée granulée est apportée en surface puis melangée
superficiellement au sol : après l’apport au semis (15 %), deux apports en cours de cycle sont
effectués, l’un au 18ème jour et l’autre au 27ème jour (42,5 % et 42,5 %), l’applort au 27ème
jour étant suivi du buttage ;
-’ ‘Localisé en bande’ (Banded). L’urée granulée est apportée en bande à 10 cm1 de
lia ligne de maïs puis incorporée ài 5 cm de profondeur : après l’apport au semis (15 %), un
!seul apport en cours de cycle est effectué, au moment du buttage au 27ème jour (85 Oh) ;
- ‘Localisé en ooauet’ (Point Placed). L’urée est conditionnée sous forme de
supergranules de forme sphérique d’un poids unitaire variant de 0,37 à 4,17 g, et apportée
à raison de un ou deux supergranules par pied selon la dose et l’époque et à 5 cm de
profondeur : après l’apport au sernis (15 %) un seul apport en cours de cycle est effectué,
au moment du buttage (85 %).
iLa fumure minérale est identique à celle de l’essai IV à Nioro (page
). L’écartement
du maïs est de 25 x 90 cm.
Le dispositif expérimental est de type Blocs aléatoires (six répétitions). La parcelle
azote 15 ‘(2 x 3,6 m) est incluse dans la parcelle principale (9 x 5,4 m) (figure 16 A en
annexe).
L#a récolte des parcelles azote 15 porte sur les quatre pieds centraux: et les quatre
pieds adjacents aux pieds centraux, les deux récoltes étant analysées séparément. S~euls les
résultats relatifs aux pieds centraux sont examinés ici..
Les analyses d’azote sur la plante ont été réalisées séparément sw les [grains],
[feuilles i- spathes], [tiges] et [rachis].
Les prélèvements de sol sont réalises de façon différente à ceux des expérimentations
I et IV dans le but d”améliorer l’échantillonnage. La technique consiste à enlever tout le sol des
83
Les prélèvements de sol sont réalisés
de façon différente de ceux des
expérimentations I et IV dans le but d’améliorer l’échantillonnage. La technique consiste à
enlever tout le sol des horizons O-15 cm et 15-30 cm de la parcelle centrale de dimension 0,5
x 1,8 m, puis de prélever à la tarière cinq carottes de sol dans chacun des horizons 30-60,
60-90, 90-120 et 120-150 cm. Un échantillon représentatif est constitué par horizon : de 3 à
4 kg pour les deux premiers horizons, de 500 g pour les horizons suivants. Un échantillon de
sol non marqué à l’azote 15 est prélevé sur une parcelle non fertilisée dans les horizons O-
15 et 15-30 cm, avant les prélèvements sur parcelle azote 15. Les densités apparentes sont
mesurées pour chaque horizon dans l’essai V : pour les horizons O-15, 15-30, 30-60, 60-90,
90-120 et 120-150 cm, elles sont, pour les trois premiers horizons de 1,513 (O-60 cm), et de
1,40, 1,42 et 1,40 pour les horizons suivants.
85
IV.2 - DISPONIBILITE ET UTILISATION DE L’AZOTE
PROVENANT DU SOL ET DE L’ENGRAIS
87
IV.2.1. DisDonibilité de l’azote sous cultures de mil et de maïs.
Essai au champ I à VII
L’étude de la disponibilité et de l’utilisation de l’azote pour et par les céréales repose
sur l’analyse du système sol-plante selon trois approches :
a) une approche “économie” qui permet de connaître d’une part la productivité de
l’unité d’azote engrais (donc une efficacité apparente) et d’autre part de connaître jusqu’à quel
niveau on peut augmenter la dose azote engrais dans un contexte économique donné ; ce
niveau est représenté par la dose optimale et constitue la limite maximum de I’input azote
engrais qu”on puisse admettre. C’est une donnée importante que nous utiliserons ci-après dans
le chapitre VI ;
(b) une approche “physiologie végétale” qui permet de connaître l’efficacité des
plantes en ce qui concerne l’utilisation de l’azote (CRU %, % NdfF et % NdfS) ;
(c) une approche “bilan d’azote” qui permet d’évaluer I’efficience réelle de l’azote
engrais dans le système sol-plante (selon la figure 6 page 55).
IV.2.1.1 - Etude économiaue de la fonction de uroduction :
rendement. oroductivité et rentabilité de I’enarais
Les résultats de rendement du mil et de rentabilité de l’engrais sont schématisés à la
figure 8 courbe A. La réponse du mil aux doses croissantes d’urée met en évidence un
rendement maximum de 18 q grain M.S ha-’ correspondant a la dose de 126 N. Aux doses
de 30 N et 90 N, qui sont celles marquées à l’azote 15, la productivité de l’unité d’azote est
respectivement de 19 et 14. En ce qui concerne la rentabilité de l’engrais à une dose d’azote
donnée, la valeur ajoutée enregistrée est représentée par le segment de droite, exprimée en
kg grain ha-‘, compris entre la courbe de réponse et la droite d’équation Y = kx ; ces droites
représentent le lieu des points d’équivalence monétaire “apport d’azote” et “rendement” dans
un système des prix tel que :
coût urée
k =
prix du ni1
Deux valeurs de k sont arbitrairement choisies, l’une correspondant à un contexte
économique favorable (k = 25) et l’autre défavorable (k = 7). La dose 88 N est l’optimum
88
m-m-
--
--
Rendement
Courbe moyenne
g r o i n k g MS. ha-’
Y z c + 21,5 x - 0,085 xi!
c*: 4 4 1
CFJ: 7 4 5
r-2 - 0 0 %
c v c o m p o s t = II%
C<V a z o t e - - 19%
r
-
avec compost
sans
c o m p o s t
K:7
K: 2,5
L
,
--l---7-
,,
c Dose
0 --
0
3 0
60 90 120
150
N kg. ha-i
Figure 8: Sponse du mil exprimée en kg grain (ILS) ha”, à I!‘application de doses Croisa&s d’azote.
A : sans compost ; B : avec compost. Essai au chaq 1. Les rendements sont ceux obtenus dans
la “parcelle de rendement grain et paille” (figure 14 Aa en annexe).
8 9
Rendement
groin kg. MS. ha-t
y A
= 150 + 27,28 x - 0 , 1 0 9 x2
t
= 7 5 0 + 3 2 , 0 6 x -0,130~~
ye
3000-
r2A
= 7 6 %
r26 = 6 6 %
c v i 10,4?
b Ur6e en bonde
2500-
A
-a---------&
Urde en surface
K=7
5 0 0 -;
1
I
p* D o s e
0
50
100
150
N k g . h a - t
Figure 9 : R&onse du mais exprim6e en kg grain (ILS) ha’, à l’application de doses croissantes
d’azote. A : urée en surface ; B : urée en bande. Essai au champ V.
9 0
Rendement
YA - 1 6 0 +22,20x - 0,0635x2
r:!,,’ 62%
c v :: 15,1%
grain kg MS ho-’
Y8 = 1 6 0 + 29,281 - 0,0972x2
r;! 8’ 8 5 %
= Y60 + 3 4 , 0 5 x - 0 , 1 0 8 x2
r;!C= 82%
3 0 0 0
yC
Urée en poquet
2500
Ur6e en bande
2000
UrBe en surface
1600
K- 7
IOOO
500
0 -+
-
-
-
-
-
-
F Do~se
0
5 0
1 0 0
150
N kp.ha-1
Figure 10 : Réponse du rais exprinée en kg grain (HA) ha-,‘, à l’application. de doses croissantes
d’azote. A : urée en surface ; B : urée en bande F C : urée en poguet. Essai au chas@1 .
9 1
Rrnbm*nt
g r o i n k g Y . S . ha-’
2 0 0 0 -
5 0 0 -
YA = 192 + tO,VX
(courbure non rignificotive)
Y8 = 192+ 17,06x - 0,0433 x2
Yc = 192 + 20,:37x - 0,062o x2
rAzO, ri- 85% r;,=89%.: cv= 11,9%
1
,
I*
D o s e
5 0
100
150
N kg.ha-’
-
Figure 11 : RepOnse du mis exprimée en kg grain (M) ba-‘, a :L’application de doses croissantes
d’azote - Essai au chp VII.
92
économique pour k = 7, procurant un rendement grain de 17 q M.S ha-‘..
#-es r&ultats de rendement du maïs et de rentabilité de l’engrais sont schématisés aux
figures 9, 10 et 11 courbe A. Les E?quations des courbles de réponse du maïs aux doses
croissantes d’urée permettent la mesure, sur trois années, Ides lvariables relatives au rendement,
$I la produlctiwité et à la rentabilité de l’azote ; en prenant les deux extrèmes des trois valeurs
mesurées sur trois années, nous dlégageons un intervalle qui traduit mieux que la moyenne,
la variabilité spatio-temporelle. On obtient ainsi :
21 < Rendement maximum q M.S grain ha-’ < 25
m = 2 3
124 < Dose maximum kg N ha.’ < 197
m = 165
10 < Productivité de l’unit& d’azote à 30 N c 31
m = 2 3
10 < Productivité de l’unit6 d’azote à 100 N < 23
m = 1 ’ 7
73 < Dose optimale klg N ha-’ pour K - 7 < 120
m = 110
En ce qui concerne la fonction de production du traitement engrais en “surface” de
l’essai VII, l’hypothèse d’une parabole étant rejetée et celle d’une droite retenue dans
l’intervalle [0,150 N] (tableau 19 page 148), nous admettons les doses m,aximum et optimum
(que la droite ne permet pas d’obtenir) obtenues dans le traitement “bande” à savoir 197 N
et 115 N respectivement, considèrées alors être une estimation approchée par défauit pour le
traitement ur6e en surface ; cette approximation est basée sur le fait qu’à rendements égaux,
un paramètre de courbure “a” inferieur (infinitésimal dans Ile cas de la courbe A) nécessite une
dose “x” plus grande.
IV.2.1.2 - Coefficient réel d’utilisation de I’enarais apporté fQj!J)
Le:s résultats précédents traduisent l’efficacité apparente de I’urC!e sur le rendement
de la plante. Cette efficacité est le résultat d’une part d’un effet direct de l’azote engrais sur
la plante et, d’autre part, d’un effet indirect par accroissement de la cap’acité de la plante à
absorber I’,azote du sol (effet de l’azote engrais sur le système racinaire).
L’utilisation directe de l’azote urée par la plante (parties aériennes) est jugé!e sur les
critères ch coefficient réel d’utilisation de l’engrais azoté I(CRIJ %), de l’azote engrais; absorbé
93
par la plante (NdfF) et du pourcentage d’azote de la plante dérivé de l’engrais (NdfF %)
définis au paragraphe II.2 page 52.
Le CRU % est étudié à l’échelle de l’année (variation intra-annuelle) et à l’échelle de
trois années (variation inter-annuelle).
l- Variation du coefficient réel d’utilisation de I’enarais dans le temps
et
au
Itur .
Essai au champ I sur mil.
Les paramètres permettant d’aboutir au bilan de l’azote dans !a plante figurent aux
tableaux 3 A, 4 A et 5 A en annexe. Les CRU et NdfF sont regroupés au tableau 6. Les figures
12a et 12b courbes A, déduites des tableaux précédents, illustrent la variation du NdfF et du
N total.
Alors que le rendement matière sèche et le N total augmentent constamment en cours
de cycle, le NdfF, aprés un accroissement rapide, diminue sensiblement à partir du 20-25ème
jour jusqu’au 3545ème jour, puis remonte jusqu’au stade maturité. A ce stade les CRU
atteignent 18 % et 19% à 30 N, 24% et 27% à 90 N. Ce phénomène de diminution d’azote 15
(ou d’engrais) en cours de cycle, surprenant, s’observe aussi bien aux doses 30 N que 90 N.
Cette diminution en cours de cycle des CRU et NdfF ne peut résulter que d’une perte
nette de traceur hors du végétal en cours de cycle : la plante perd plus d’azote engrais
qu’elle n’en absorbe.
La figure 12b courbe A met en évidence une absorption continue et croissante d’azote
dans la plante. Entre le 22ème et le 35ème jour, cette absorption croissante s’oppose à la
décroissance du NdfF ou du CRU % qui varient de façon similaire en raison de l’équation
suivante :
NdfF
CRU % = -
x 100 = k NdfF
N F
Cette observation atteste une absorption d’azote provenant de la matière organique du sol,
supérieure, quantitativement, à la perte d’azote engrais.
94
4NdfFkgNha-’
90 N
urée épiaison
I
79
Jours
h Nabsorbé
kg N ha-1
OO-4 N absorbé
0 0
Jours
-+-- N ” e n g r a i s A
---. . _I N total A
-5 -- N - engrais R
e--m- NtotalB
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Figure 12 : a (haut) : variation des HdfF au cours du temps ;
b (bas)
: variation de W total et de MfF au cours du temps.
A:sansmpost;B:avecaqost.
90 N et 30 N : doses d’azote engrais apporttks.
Essai au champ 1.
Tableau G : Coefficient réel d'utilisation de l'engrais azoté (urée) exprimé en % (C R Ll %) er. azote de la
plante dérivé de l'engrais (NdfF) exprimé en % et kg N ha-l..,
Mi 1
variété Syn. 1 - Bambey, essai 1.
Traitement
Stades végétatifs
I
I
I.
(1)
2
Urée
compost;
Démariage
I
Mojltiison
I
(3)
I
(
~1
MaWté
/
1'
I
I
Epiaison
FloZison
I
I
I
NdfF
CRU % 1
NdfF'
CRU XI
NdfF
CRU % 1
NdfF
CRU XI
NdfF
CRU %l
I
%
&&a-1
-IX
kg-l
! %
-
-
-
-
k~ ha-l
: %
-
-IL
k~ hiTl
-
- -
kgl!d
I
I
I
-1
I
+
1
2.8
0.209
3.7
I 10.1
2.31
13.1
1 7.7
1.77
10.0
1 7 . 0
2.68
9.1 1 10.6
5.31
18.0 1
I
I
I
I
I
l
;30N
l
I
0
I 3.6
0.235
4.0
; 17.1
2.84
16.1
; 10.8
2.10
11.9
1 12.9
2.86
9 . 7
1 17.0
5.66
19.2 I
I
I
I
I
I
I
l
I
+
I
I
'
I
’
I
;
8.3
0.625
3.5
32.5
9.82
18.5
14.2
6.47
12.2
20.0
12.73
14.4
23.1
23.96
2 7 . 1
;n
1
90 N
I
I
I
I
l
I
I
0
1 11.6
0.810
4.6
I 35.3
9.13
1 7 . 2
1 18.7
6.10
11.5
1 26.4
12.64
14.3
1 32.1
21.39
24.2 1
C.V. et significativité
Effet Dose N
38 % N.S
34 % N.S
28 % S
15 % s
a P = 0.05
Effet Compost
25 X N.S
18 % N.S
32 X N.S
20 % N.S
(1)
CRU % pour 1/5 dose totale N (Ni)
(2) et (3)
CRU X pour 3/5 dose totale N (Nl + N2)
(4) et (5)
CRU % pour dose totale N (Nl + Np + N3)
Ce tableau résulte des tableaux 3A, 4A et 5A en annexe.
Tableau 7 : Pourcentage de l'azote engrais retrouvé aans la plante (CRU X) et dans le sol (NiS %).
.
a - Séfa, es;;: II 1, *no,
I,"J
Mode
Grains
Feuilles
Tiges
Rachis
Total
Sol
iota1
d'apport de l'urée
+ Spathes
plante
sol f plante
(CRU X)
(NiS X)
Surface
26!5 a
13.4 a
1.5 3
3.2 a
44.6 a
37.8
82.4
Bande
37.5 b
15.6 a
2.3 b
4.8 b
6’3.2 b
38.3
9a.5
cv %
13.9
18.8
11.8
26.7
14.1
14.6
b- Séfa, essai VI, 1984
Mode
Grains
Feuilles
Tiges
Rachis
Total
Sol
Total
d'apport de l'urée
+ Spathes
sol f plante
Surface
18.9 a
9.0 a
i.90 a
1.6 a
31.5 a
32.0
63.5
Bande
34.6 b
14.5 b
3.7 b
2.6 b
55.4 b
35.4
90.8
Poquet
40.0 b
16.0 b
3.8 b
2.5 b
62.3 b
32.7
95.0
c v %
15.3
19.8
22.0
20.9
13.8
c - Séfa. essai VII, 1985
Mode
Grains
Feuilles
Tiges
Rachis
Total
Sol
Total
d'apport de l'urée
+ Spathes
plante
.r,-,,a w\\
(NiC Y\\
sol + plante
,JuuL#q
\\SD,
Surface
17.1 a
4.3 a
1.4 a
1.6 a
24.5 a
32.7
57.2
Bande
32.9 b
'6.1 b
5.2 b
2.7 b
46.9 b
35.9
82.8
Poquet
34.3 b
7.7 b
5.1 b
3.6 b
50.7 b
51.9*
102.6
^ ,,
L.?. %
;7 .:
L
"3 .L
1
1L r>
IJ.L
31.5
i4.û
*Valeur surestimée vraisemblablement suite a un défaut d'échantillonnage entrainant un bilan supérieur à 100.
Test de Newman et Keuls à P = 0,05 X.
Ce tableau résulte des tableaux 6A, 7A et 8A en annexe.
97
2 - Etude pluriannuelle du coefficient réel d’utilisation de l’enarais
Essais au champ V, VI et VII sur maïs
Les paramètres permettant d’aboutir au bilan azote 15 dans la plante figurent aux
tableaux 6 A, 7 A et 8 A en annexe. Les CRU sont regroupes au tableau 7.
Les CRU relatifs à la méthode d’apport de l’engrais “en surface” (appliquée par les
agriculteurs) sont de 24, 31 et 45 % respectivement pour les années 1985, 1984 et 1983. A
Nioro, un CRU moyen de 35 % a été trouvé sur maïs (paragraphe IV.2.2.1 page 109).
lV.2.1.3 - Immobilisation de I’enorais dans le sol INiS)
Les résultats sont regroupés aux tableaux 9 A (pour le mil), 10 A, 11 A et 12 A (pour
le maïs) en annexe, et schématisés aux figures 13 (pour le mil) et 14, 15 et 16 (pour le maïs).
Pour le mil, ils mettent en évidence une immobilisation importante dans les 40 premiers cm
du sol : 56 % pour la dose 30 N et 40 % pour la dose 90 N, et fortement réduit entre 40 cm
et 80 cm : 8 % pour la dose 30 N et 6 % pour la dose 90 N. Entre 80 cm et 120 cm, elle est
comprise entre 0 et 3 %, donc faible (chaque point des courbes indique l’immobilisation
moyenne pour l’horizon considéré).
Pour le maïs, en moyenne sur les trois années 1983, 1984 et 1985 le NiS est de
34 Ok, dans l’ensemble du profil et 19 % dans l’horizon O-30 cm. A Nioro, une valeur moyenne
de 30 % a été trouvée sous maïs dont 16 % dans l’horizon O,-30 cm (paragraphe lV.2.2.2
page 110).
Cette immobilisation sous forme organique (corps microbiens et vraisemblablement
incorporation dans certaines fractions humiques) dans l’horizon du sol prospecté par les
racines représente une forme de stockage de l’engrais relativement stable, pouvant contribuer
à long terme au maintien de la fertilité azotée du sol (JACQUIN 1989). La quantité d’azote
engrais qui jouera effectivement ce rôle est désignée par NiSP (voir glossaire), non mesurable
directement.
IV.2.1.4 - Efficience réelle de I’enarais
Définie au paragraphe 11.2 page 52, cette efficience réelle mesure le pourcentage de
l’engrais “retrouvé” et “non perdu”.
98
10
20
30
x
’
--I-I
I
4 0
60
-a
3 0 N a v e c c o m p o s t
01---o 3 0 N s o n s c o m p o s t
I-
9 0 N a v e c c o m p o s t
O--O 9 0 N s a n s c o m p o s t
Profondeur (cm)
Figure 13 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol sous culture de mil. Ibse urée 30
et 90 kg N ha” sans copst (A) et avec coqost. (B) . Barbey, essai au chp 1.
99
0
10
2 0
%
L
NiS
24
a,-
9c l-
MODE D’APPORT DE L’UREE
120
*-a
surface
.-.
banae
150
7,
Profondeur
c m
Figure 14 : Profil d’imobilisation de l’azote engrais dans le sol (HiS 1) sous culture de mais. Dose
dW.+e apport& a 100 kg II ha-‘. S&a, essai au champ V.
1 0 0
0
1
C1-k
NiS
If
i
3c
6 0
9 0
MODE D’APPORT DE L’UREE
c
-
- . s u r f a c e
120
.-_-.
b a n d e
*-.- poquet
150
Ifondeur
J
Figure 15 :: Profil d’imobilisation de l’azote engrais dans le sol (UiS !) sous culture de mais. Dose
d%ie apportée 100 kg 111 ha-‘. Sfa, essai au chp IV.
1
NiS
6 0
MODE D’APPORT DE L’URtE
.-.
s u r f a c e
.-.bonde
b.-o paquet
Profondeur
cm
Figure 16 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol. (NiS 0) sous culture de rais. Dose
d9rée apport&? 100 kg N ha-‘. Séfa, essai au champ VI.
,..-a. ".
Tableau 8- : Pourcentage de i ‘azote engrais retrouvé uans id pianw (LKu 701 ez aans ie soi (NiS î;). Mil variété syn. i.
Bambey, essai 1.
Traitement
Dose N
Compost
Grains
Rachis f
Pailles
Total
Sol
Total plante f SO!
kg ha-l
glumes
q.g tf
>.,>r .w.
Efficience réelle approchée par
I
1
W)
,
.---exces
.:
7.4
4.3
6.3
I
18.0
!
71.9
I
89.9
I
I
/
30 N
I
/
/
û
9.8
3.9
5.5
l
19.2
/
60.3
/
79.5
1
/
!
I
I
1
I
I
I
+
10.7
4.0
12.5
I
27.1
I
50.5
/
77.6
90 N
I
I
I
0
11.7
4.7
7.8
i
24.2
I
48.4
I
72.6
1
I
1
C.V et significativité (5 ou N.S)
p)ur l'effet drose N
l
1516s
i
14 % s
I
I
I
à P = 0.05
p3ur l'effet compost
I
20 % N.S ’
6%S
I
Ce tableau résulte du tableau 5A en annexe.
103
Les résultats du bilan azote 15 (efficience réelle approchée par excés) sont regroupés
dans le tableau 8 (traitement “sans compost”) pour le mil et dans le tableau 7 (traitement
“surface”) pour le maïs.
Selon l’équation 14, I’efficience réelle peut être estimée dans l’intervalle suivant :
72 % < Efficience urée 30 N sur mil à Bambey < 80 %
64 % < Efficience urée 90 N sur mil à Bambey < 72 %
53 % < Efficience urée 100 N sur maïs à Séfa < 68 %
A Nioro, une efficience réelle de 65 % (approchée par excès) a été trouvée en culture
de maïs (paragraphe lV.2.2.3 page 110).
IV.2.1.5 - Valeur A et fourniture d’azote oar le sol
Définie au paragraphe 111.2.1 page 62, la valeur A mesure le pool d’azote du sol en
équivalent engrais. Les résultats sont regroupés au tableau 9 pour le mil (traitement “sans
compost”) et au tableau 10 pour le maïs (traitement “surface”).
Sous le mil, les valeurs A sont de 145 et 185 kg N ha.’ équivalent urée pour les
doses 30 N et 90 N. Dans l’essai II, sous mil, à Bambey, une valeur A de 165 kg N ha.’
équivalent urée est trouvée pour une dose d’urée de 90 N (tableau 18 page 135).
La légère augmentation de la valeur A sous l’action de la dose d’azote est
vraisemblablement due à l’effet cumulatif de l’engrais dans le sol fertilisé depuis quatre ans
et non à l’effet direct de la dose, les travaux de I’AIEA ayant montré que la valeur A est
indépendante de la dose d’azote apportée (AIEA 1983).
Sous maïs recevant l’urée en surface, les valeurs A sont de 85, 115 et 95 kg
N ha” équivalent urée, respectivement pour les années 1983 (essai V), 1984 (essai VI) et 1985
(essai VII). A Nioro, une valeur de 145 kg N ha-’ est trouvée sous maïs (paragraphe lV.2.2.4
page 110).
Effectuer la comparaison des valeurs A entre Bambey et les deux autres stations
serait incorrect en raison d’une différence entre les longueurs de cycle des céréales que nous
Tableau 9 : Bilan général de l'azote après culture et quantité d'azote absorbé pour produire 1000 kg de grains.
Mil var. syn . 1 - Bambey, essai 1.
Dose N
Compost
N total plante
NdfF
NdfS
NiS
NdfF f NiS
Valeur ‘A"
Quantité d'azote absorbea pour
kg/ha
kg N ha-l
_
équivalent urée
produire 1000 kg grains (kg]
%
kg N ha-1
kg N ha-1 kg N ha-l
kg N ha-;
kg N ha-l
N-sol
N-engrais N total:!)
-
-
-
t
49.7
10.6 5.3
44.4
21.2
26.5
î48
31.90
2.6i
35.71
3 0
0
33.1
17.0 5.7
27.4
17.8
23.5
144
24.25
5.04
29.29
t
103.9
23.1
24.0
79.9
44.6
68.6
294
37.04
11.10
48.24
9 0
0
66.4
32.1
21.4
45.0
42.8
64.2
1 8 7
23.70
11.30
35.00
Effet dose N : significatif sur le NdfF (C.V = 15 %) et le NiS 5) (C.V = 14 %)
Effet compost : non significatif sur le NdfF (C.V = 20'%)
significatif sur le IldfS (C.V = 16 %)
Rendement témoin ON
36,7 et 19.4 kg N ha-1 respectivement avec et sans compost.
(i) inverse de l'indice d'efficience de l'azote.
Ce tableau resulte du tableau 5A en annexe.
Tableau 10 : Bilan général de l'azote après culture et quantité d'azote absorbé pour produire 1000 kg de grains -
Maïs - Séfa, essais V, VI et VII.
NdfF
NdfS
Valeur "A"
Quantité d'azote mobilisé pour pro-
kg N ha-l
duire 1000 kg de grain (kg)
N total plante
%
kg N ha-l
%
kg N ha-1
équivalent urée
kg N ha-l
N-sol
N-engrais
N total(l)
s
85.42
54.0
44.6
46.0
40.8
84.8
11.01
12.90
23.91
Essai V 8
1983
106.57
58.37
62.2
41.6
44.4
71.3
9.79
12.90
23.91
8
ch
S
64.95
46.36
30.1
53.6
34.8
115.7
12.1
10.49
22.59
Essai VI B
84.92
65.46
55.6
34.5
29.3
52.8
8.35
15.80
24.15
1984
P
101.59
62.08
63.1
37.9
38.5
61.1
10.97
15.60
26.57
s
48.33
51.65
25.0
48.3
23.4
93.6
9.12
9.7
18.2
Essai VII 8
70.89
67.78
48.0
32.2
22.8
47.5
7.40
15.60
23.00
1985
P
76.89
65.71
50.5
34.3
26.4
52.2
7.40
14.16
21.56
S = Surface
8 = Bande
P = Poquet
Rendement témoin ON = 19,12 kg N ha-l
(1) inverse de l'indice d'efficience de l'azote.
Ce tableau résulte des tableaux 6A. 7A et 8A en annexe.
106
y étudions (voir tableau 4) ; elle sera faite ici seulement à titre indicatif, palce qu’elle confirme
la tendance observée entre Nioro et Séfa sous maïs.
En effet, les trois essais annuels analysés donnent des valeurs A de 165 kg
N ha-‘, 14.5 kg N ha-’ et 100 kg N h,a^’ respectivement pour Bambey (mil), Nioro (maïs) et Séfa
(maïs). Ces résultats montrent une tendance à la diminutilon de la valeur A selon un gradient
nord-sud. Nous savons que la valeur A est fonction du ra.pport :
E%
1
-
-
=
-
E’ %
% NdfF
dont elle résulte par le calcul ( équation 17 page 63). Sa diminution découle directement de
l’augmentation du % NdfF que nous avons mesurée, et dans ce cas, rien ne nous autorise à
l’imputer à une diminution du pool d’azote du sol du fait que les conditions environnementales
ne sont pas identiques.
L’azote sol est prépondérant dans la nutrition azotée des deux céréales hormis dans
le sud à Séfa où sa contribution est équivalente à celle de l’engrais : le % NdfS est pour le
mil de 83 94 à la dose 30 N et 68 94 à la dose $0 N ; pour le maïs, il est en moyenne de 50%
sur les trois années à la dose 100 N. A Nioro, un % NdfS de 58 % a été ,trouvé dans le maïs
(paragraphe lV.2.2.4 page 110). II est intéressant de noter que pour un N total identique de
66 kg N total ha.’ du mil (essari 1, 90N) et du maïs (moyenne des essais V, VI et Vil), les NdfF
et NdfS exprimés en kg N ha-’ sont respectivement de 33 et 33 pour le maïs et 21 et 45 pour
le mil (ta.bleaux 9 et 10).
Iv.2.1.6 - Discussion - Conclusions
Les rendements en grains sont faibles : à la dose d’azote optimale calculée dans un
contexte économique où il faudrait 7 kg de céréale pour payer une unité d’azote, ils sont de
16,7 q MLS ha“ pour le mil à la dose 88 N et de 18,7 q M.S ha-’ pour le maïs à la dose de
110 N.
f’ar recours à la méthode isotopique, nous avons pu mettre en évidence et mesurer
la répartition de l’azote engrais après culture. Sur mil, le coefficient réel d’utilisation (CRU) de
l’urée est faible : environ 25 % à la dose optimale ; en revanche, l’immobilisation cfe l’azote
engrais dans le sol (Nis) est élevée :
107
40 O/o a cette dose dans l’horizon O-40 cm. En cours de cycle, dans une période allant de
la mi-montaison à l’épiaison, des pertes importantes d’azote engrais hors de la plante
sont mises en évidence, de l’ordre de 30 à 40 % de l’azote engrais absorbé. Ces pertes
peuvent avoir trois origines : (1) par migration vers le sol sous forme d’exsudats racinaires,
(2) par chute d’organes (feuilles, talles), (3) par voie aérienne sous forme gazeuse ou par
lavage par les pluies. Les premieres ont été signalées par nombre d’auteurs cités par
WETSELAAR et FARQUHAR (1980) et signalées plus recemment par GUIRAUD (1984). Les
secondes ont été signalées sur le mil par SIBAND (1981) ; elles se produisent principalement
en cours de cycle au moment de la régression des talles. Les pertes par voie gazeuse ou par
lavage par les pluies expliqueraient en grande partie les pertes d’azote d’aprés WETSELAAR
et FARQUHAR (1980). Nous retiendrons l’hypothèse de pertes d’azote par voie racinaire et par
régression des talles ; ces deux processus expliquant très bien la variation concomitante du
CRU % et du % NdfF ; l’azote “perdu” serait donc restitué au sol.
II existe vraisemblablement une relation entre le NiS élevé et le faible CRU.
Sur maïs, les CRU sont plus élevés, en moyenne 34 % à la dose de 100 N pour un
Nis moyen de 20 % dans l’horizon O-30 cm et un NiS de 35 % dans tous le profil (moyenne
de trois années).
Les NiS sont donc importants mais variables d’une année à l’autre, d’une situation à
une autre (30 à 50 %) à la dose optimale calculée au paragraphe IV.2.1 .l page 87. Ces
valeurs sont proches de celles trouvées en région tempérée sous culture de blé par MYERS
et PAUL (1971) a savoir un NiS compris entre 25 et 45 % dans l’horizon O-90 cm pour une
dose de 112 N.
II apparaît alors intéressant de mettre en relation la productivité de l’azote engrais
avec sa répartition dans le système sol-plante. En fumure azotée optimale, la productivité
moyenne de l’unité d’azote engrais est de 14 pour le mil à Bambey et 17 pour le maïs
à Séfa. La comparaison à la productivité moyenne de 18 obtenue en France sur blé
(SCORRAILLE 1987) permet de situer l’efficacité de l’engrais azoté sur ces deux céréales au
Sénégal : moyenne sur mil et élevée sur maïs.
Malgré des faibles CRU (inférieurs à 35 %), la productivité de l’azote engrais est donc
moyenne à élevée. Ces deux résultats traduisent l’effet primordial de l’engrais azoté dans
l’accroissement de la capacité de la céréale à absorber l’azote du sol ; effectivement,
les deux céréales absorbent de 6 à 19 kg N-sol ha” en absence d’engrais azoté (tableaux
108
5 A, 6 A, 7 A et 8 A en annexe) et 251 à 45 kg N-sol ha’ à la dose d’engrais optimale! le mil
présentant les valeurs les plus élevées (tableaux 9 et 10). L’engrais azoté à la dose
optimale multiplie au moins par deux la fourniture d’azote sol à la plante.
(Zet effet semble relativement plus accentué pour le système mil - sol “dior” (% NdfS
= 70 %) que pour le système maïs ~ sol “beige” (% NdfS = 50 Oh). En d’autres termes, en
fumure azotée optimale, pour prodluire 1000 kg de grains, le mil absorbe 11 kg de N-engrais
et 23 kg de N-sol, le maïs absorbe aussi 11 kg de N-engrais mais seulement 11 kg de N-sol
(tableaux 9 et 10).
L’absence de la référence (culture du mil dans notre dispositif de recherche à. Séfa, ne
nous permet pas de dissocier l’effet lié à la zone écologique de celui lié1 à la plante.
{Cependant, nous référant aux travaux de BLONDEL (1971 c) sur les caractéristiques
permettant de distinguer les céréales pour ce qui concerne l’alimentation azotée, l’examen de
l’indice d’efficience de l’azote pour chacune des deum céréales indique la primauté du
facteur plante. Défini aussi comme l’inverse du nombre de kg de N total absorbé (NdfF +
NdfS) pour produire 1000 kg de grains, corrélé positivement avec l’indice de rendement
(harvest index), l’indice d’efficience permet à BLONDEL de classer les ceréales tropicales en
deux groupes : un groupe quü comprend le mil et le sorgho à indice bas compris entre 23 et
30, un deuxième groupe qui réunit le riz et le maïs dont la valeur d’indice dépasse 40. Nos
résultats attestent effectivement une différence très nette entre le mil et le maïs ; les indices
d’efficience moyens assortis de l’intervalle de confiance (i t Sx) sont respectivement de 25
(25.26 .t. ‘1.8) et de 45 (44.16 & 1.5).
Le mil, par rapport au maïs, exige donc plus d’azote pour faire la même quantité de
grains et ce “plus” est pris au sol et non à l’engrais. EIV d’autres termes, et pour exprimer
mieux la réalité, nous pouvons dire qu’en présence d’une même quantité d’azote, le maïs
produit plus de grains que le mil.
Une double question se pose pour le maïs : le % NdfS peut-il être accru ? Est-ce
l’utilisation de l’azote sol par le maïs ou la fourniture par le sol qui est limitante, ou l’une et
l’autre ? Les questions soulevées sont importantes ; pour cette raison elles nécessitent le
concours de physiologistes des plantes.
Nous avons ensuite essayé d’interpréter les résultats de variatiion de valeur A Sa
diminution peut être la cause ou la conséquence d’une augmentation ‘du % NdfF ; elle ne
nous autorise pas, par conséquent, à l’imputer à une diminution du pool d’azote du sol. Ceci
109
confirme que la validité des comparaisons de valeur A ne peut être assurée qu’en conditions
environnementales identiques et avec des plantes de même cycle présentant le même rythme
de développement.
Enfin, la mesure du pourcentage de l’azote engrais retrouvé dans le système sol-
plante, fait apparaître un déficit dans le bilan azoté de l’ordre de 30 %. attribué aux
pertes d’azote dans l’atmosphère. Ces pertes sont importantes et de l’ordre de 30 kg
N ha.’ aux doses d’engrais optimales proches de 100 N, et imposent la recherche d’un
accroissement de I’efficience de l’azote engrais sans perdre de vue la nécessité
d’accroître l’utilisation de l’azote sol et surtout le maintien du pool d’azote mobilisable
du sol donc de son taux de matière organique.
IV.2.2 - Variabilité soatiale
Essai au champ IV
Déjà réalisée en sols ferrugineux tropicaux pour les caractéristi’ques hydrodynamique
(IMBERNON 1981) pour la texture (CISSE et VACHAUD non publié 1987), pour la matière
organique (SELLER et a/ 1981), pour la nodulation des légumineuses (WEY et OLIVER 1982)
l’étude de la. variabilité spatiale d’une parcelle considérée comme homogène est un préalable
nécessaire à toute étude impliquant le sol comme support et source d’éléments nutritifs pour
la plante. MQREL (1989) souligne que “les variations des facteurs qui conditionnent les teneurs
du sol en éléments solubles ou “assimilables” sont de même amplitude qu’il sagisse d’une
étendue relativement grande ou d’une petite surface”. A cet égard, I’efficience de l’engrais
étant évaluée à l’échelle du système cultural, donc du champ, il nous est apparu nécessaire
dans une première approche d’appréhender la dispersion des résultats parcellaires (micro-
parcelle) au sein d’une grande parcelle assimilée à un champ. C’est le but de cet essai qui
comporte 42 micro-parcelles de 1,12 m2 délimitées dans un champ de 3800 m’. La dispersion
des résultats est représentée graphiquement par un histogramme (DAGNELIE 1973).
lV.2.2.1 - Coefficient d’utilisation réel de I’enarais (CRU %)
Les paramètres permettant d’aboutir au bilan azote 15 dans la plante figurent au
tableau 13 A en annexe.
Le C.R.U moyen est de 35 %, sa variation étant comprise entre 25 et 46 %.
L’histogramme (figure 17) montre :
110
111) que le mode (valeur de la classe dont l’effectif est maximum) appartient à la classe
de centre 37 % ;
112) une chute sensible de l’effectif au-delà de cette classe.
lV.2.2.2 - Immobilisation de I’enarais dans le sol (NiS)
Les paramètres permettant d’aboutir au bilan azote 15 dans le sol figurent au tableau
14 A en annexe. Le NiS est de 30 %, sa variation C?tant comprise entre 17,5 et 45,5.
L’histogramme (figure 18) fait apparaître :
~:l:) deux modes appartenaint aux classes de centre 26 % et 33 %, modes a priori sans
réalité propre ;
1:2’) une chute sensible de l’effectif au delà de la classe de centre 33 %.
‘-e profil de NiS (figure 20) montre une décroissance trés nette au delà de 20 cm.
Dans l’horizon 80-120 cm, seulement 3 à 5 % de I’engralis sont retrouvés, laissant supposer
qu’a.u delà cette profondeur l’e lessivage de l’urée est minime.
lV.2.2.3 - Efficience réelle de I’enarais (CRU % t NiS 48)
‘Telle que nous l’avons définie au paragraphe ll.2.L! page J’eff icience réelle approchée
par excè!s de l’urée apportée sur le mai’s est de 65 % (tableau 11). Selon l’inéquation 14,
I’effkience réelle peut être estimée dans l’intervalle suivant :
51%I
<
Efficience urée 100 N sur maïs à Nlioro
<
65 %
Cet intervalle est proche de celui mis en évidence à Séfa (page 145, urée en1 surface).
Les pertes d’azote engrais principalement dans l’atmosphère (érosion et ruissellement
étant admlis négligeables) sont donc de l’ordre de 35 % de l’urée apportée (elles ét,aient de
30 % sous mil à la dose d’urée de 90 N).
L’histogramme des pertes d’azote engrais (figure 19) montre une distribution d’allure
norrnale, ce qui n’était pas le cas pour les CRU et le NiS, avec le maxirnum d’appiarition de
la classe, 35 à 39 % et la décroissance des effectifs de part et d’autre ; 80 % des Iparcelles
présentcent des pertes comprises entre 25 % et 45 ‘%.
llV.2.2.4 - Valeur A et fourniture d’azote par le sol
111
Effectif
Nombre d’intervalles : 5 109 n
( nomtre de porcelles = n )
(n-nombre de rdsultots)
t
IO-
6 -
4 ‘-
2-
O -
I
26P
26,5
31,o
33,5
36P
36,5
41P
43,5
46.0
C R U
Figure 17 : Histograne des coefficients réels d’utilisation de l’azote engrais (CRU %) d’une culture
de maïs. Dose d’urée apportée 100 kg H ha-‘. Hioro, essai au eharp IV.
1 1 2
Effectif
Nombre d’intervalles : 5 loq n
” ( n o m b r e d e p a r c e l l e s : : n)
(ni nombre de rdsultats)
IZ-
IL-%
l7,5
21
24,5
2 8
31,5
35
38,5
42
45,s
Ni!$
Figure 118 : Histograme des quantités d’azote engrais imbilisc! dans le sol (NiS 8) sous culture de
MIS. Dose d%rée apportée 100 kg N ba”. Nioro, essai au clmp IV.
113
Effectif
Nombre d ’ i n t e r v a l l e s = 5 log n
( nombre d e parcelles=n)
(n= nombre de rhltatr)
Figure 19 : Histograne des pertes d’azote engrais hors du sol cultivé en rais. Dose dhr& apportée
100 kg Ii ha-l. Nioro, essai au champ IV.
114
_~---
-_--
----
---
0
10
20
%
20’
40
80
i
120
Figure 20 : Profil d’imobilisation de l’azote enqrais dans le sol (NiS 1) sous culture de mis. Dose
d’urée apport&! 100 kq N ha-‘. Nioro, essai au champ IV.
115
jableau 11 : Pourtentages de l'azote engrais utilisé par la plante (CRU %)
et immobilisé dans le sol (NiS %). Culture de Maïs - Nioro,
essai IV.
Plante
l
Sol
(CRU %) 1 (NiS %)
---~-I_
- -
- -
N-engrais
35.0 %
64.6 %
l
-
-
-
- --
-1
-
-
Intervalle de confiance à P = 0.05 )
.-ll-----
C.V.
I
-
I
-
I
13 %
La valeur A équivalent urée est en moyenne dle 145 kg N ha’. L’azote sol est
préponderant dans la nutrition azotée! du maïs (51 kg N-sol ha-’ contre 37 kg N-engrais
ha” soit un NdfS de 58 %).
IV.225 - Conclusion
La distribution des CRU et de NiS fait apparaître une assez grande variabilité sur le
terrain, et une dissymétrie provoquée par une chute des effectifs au delà du mode 37 % pour
te CRU et 33 % pour le NiS. Mais ces deux paramètres sont liés entre eux dans le systeme
sol-plante ; de ce fait, il est lplus judicieux de considérer le bilan (ou les pertes) cle l’azote
engrais logiquement corrélé au milieu morphopédologique en conditions de culture homogène.
Effectivement, dans notre essai, la distribution des pertes apparaît comme normale.
,4insi, pour les études d’efficience de l’engrais azoté, importe-t-il de considérer le
système sol-plante. II en résulte la nécessité d’une prudence accrue quant ;i l’interprétation des
résultats expérimentaux ne portant que sur la plante.
lV.2.3 - Lixiviation de I’enorais
Essai au champ Ill
I3LONDEL (1971 a-c) a suivi la lixiviation de l’azote en différents sites du Sénégal. A
Bambey, malgré un bilan hydrique largement déficitaire, on observe, en quelques semalnes
pendant la saison des pluies, une perte d’azote par lixivialtion qui est en relation directe avec
la piluviometrie. II trouve une relation llinéaire entre la lixiviation des nitrates et la pluviométrie
en mm : un mm de pluie provoque une descente des nitrates de 0.7 cm.
La lixiviation de l’azote dans les sols sableux du Sénégal a ensuite été étudiée par
PIERI (1982) ‘et CISSE (1986) qui ont utilisé des cellules de prélèvement de solution du sol ;
la déterrnination du bilan hydlrique associée à la connaissance des teneurs minérales de la
solution du sol leur ont permis d’estimer en culture semi-intensive des pertes en azote
comprises entre 10 et 50 kg N ha-’ sous arachide et négligeables sous mil. Ces pertes
orésentent une grande variabilité spatiale.
Dans l’essai au champ Ill en objet, le marquage isotopique de la solution du :SOI nous
permet de suivre la lixiviation de l’azote engrais.
IV.2.3.1 - Lixiviation en cours de cvcle et utilisation de l’azote engra,is par la
plante
Les pluies très importantes de début de cycle (figure 3 A en annexe) ont provoqué
117
Tableau i2 : Excès isotopique de la solution du sol sous mil variété Souna III.
Bambey, essai III.
T
-
-
Prélèvements
Profondeur
N" parcelle
Nppm ' E %
T
Vo.1 urne
I
-I_
prélevé
-
-
I-
1
71
0
.I-
160
-
4
90
/
0
./
90
-
-
Premier prélevement
30 cm
7
49
./
50
-
A
-
-
29-08-80
10
64
./-
45
-
- ----~A--
(+ 3
11
74
,/
35
jours après
-
-
I
O
-
-
-
premier apport)
60 cm
1
115
26
,1
‘-
-
-
1O
I
110 cm
3
110
28
--:A-
180 c m
3
435
46
-
-
1-L
1
150
73
0 . 0 6 5
-
-
-.
30 cm
4
70
63
0
7
50
63
0.052
Second prélèvement
1
150
87
0.022
06-g-80
60 cm
3
345
49
0.035
(+ll jours aprh
4
160
58
0
-
-
premier apport)
-j
I-
1
400
20
0
-
-
-i
110 cm
3
360
28
0
i-
-
-
180 cm
3
1515
40
0
./_
-
-
1
285
12
1.187
-
-
rroisi&me prélbwwnt
30 cm
4
100
11
0 . 0 2 9 ,
-
-
13-9-90
7
130
12
0.044 I
:juste avant deuxième apport
10
320
19
d'engrais azoté)
11
330
17
(+ 48 jours après
_-
I premier apport)
60 cm
3
340
4
4
330
13
I-
I
110 cm
3
250
/-
180 cm
3
,
1200
!-
Première pluie : 6-08-80
Geyyination: 7.08.80
récol te : 27-10-80
Apports engrais :.30 kg N haSl le
26-08-80
CE X = 2.04)
.30 kg N ha le 13-09-80
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitina:
118
une forte percolation et une lixiviation de l’azote du sol en profondeur (tableau 12)1 estimée
à enviror, 10 kg N ha” au 13-09 (VACHAUD 1981). A partir de la mi-septembre (soit 40 jours
aprés le semis), le taux de Va[riation du stock hydrique dlevient négatif, ce qui correspond à
une bonne implantation du système r,acinaire et à l’arrêt des pluies (VACHAUD et ci/. 1982).
Pour cette raison, après le 13-09, aucune des cellules de prélèvement, jusqu’à 180 cm, n’a
fourni de solution. Ceci nous permet d’avancer : (1) que seul le premier apport d’azote a été
affecté par la lixiviation ; (2) que le second apport d’azote a été vraisemlblablement très peu
utilisé par le mil, d’où le faible CRIJ de 27,6 % (tableau 1.3,) ; en revanche, le CRU du premier
apport de 30 N, non mesuré, serait élevé, de l’ordre de !50 %.
!;~#US une pluviométrie normale en quantité et en répartition cette année-là
(quoiqu’excédentaire par rapport à la [moyenne des dix dernières années), la descente du front
d’azote ‘15 s’est faite jusqu’au 2Oème jour après l’apport (d’engrais, à raison de 5 à ‘7 cm
jour” : au l lème jour, la profondeur de 60 cm était atteinte ; au 18ème jour (aprés le premier
apport d’engrais), soit 37 jours après la germination, la profondeur de 1’10 cm était atteinte.
Or, ;i cette da,te (40ème jour environ) et jusqu’à plus de 100 cm de profondeur, le mil colonise
bien le s’ol (CHOPART 1980) d’où les ‘chances d’une utilisation optimale dle l’azote apporte au
démariage., contrairement à l’apport àl la montaison pour les raisons évoquées ci-dessus.
Ces résultats montrent I’effic:acité de l’apport d’azote au démalriage et les risques
d’inefficacité sur la plante de l’apport d’azote à la montaison (mais ne traduisant pas
nécessairelment une faible efficicence réelle selon la définition que nous en avons clonnée
page 5411.
L’art& précoce des pluies ava.nt l’apport d’azote à. la montaison ayant fortement réduit
sinon empêché l’utilisation de cet azote, ne permet pas de calculer la valeur A sur la base
de 60 kg N ha-’ d’engrais azot(l apporté ; sur la base de 30 kg IV ha.’ (seur apport
vraisemblablement utilisé pour le mil), la valeur A serait de 172 kg N ha-’ équivalent sulfate,
coht;rente avec celle obtenue dans les expériences préckdentes. La fourniture d’azot.e par le
sol est émlevée : 97 kg N ha-‘, soit 85 % de l’azote total de la plante (tableau 13).
lV.2.3.2 - Profondeur de lixiviation de l’engr&
En absence de dispositifs de capteurs de solution du sol ou de cases lysimétriques,
la lixiviation est difficile à mesurer en terme de profondeur et de quantité. La mesure de
l’immobilisation de l’azote engrais en1 sens large (voir glossaire) nous permet cependant de
connaître avec une relative précision la quantité d’azote engrais lixiviée et éventuellement
immobilisée au-delà d’une profondeur donnée. Elle a é1.G étudiée aux paragraphes IV.2.1.3
page 97 pour Bambey et Séfa, et lV.12.2.2 page 110 pour Nioro. Sous pluviométrie inférieure
à 700 mm à Bambey sous mil et à Nioro sous maïs, moins de 5 % de l’azote engrais sont
119
Tableau- 13: Quantité et pourcentage de l'azote 15 provenant de l'engrais marqué retrouvé
dans le mil variété souna III. Bambey, essai III.
-
1Poids sec
N total
;
EX
X NdfF
Q 15N
CRU X
, kg ha-l
kg ha-1
g ha-l
I
-
f
I
I
I
[Grains
t
1996
4 2 . 6
I
0.333
1 6 . 3
t
142.02
I
11.3
I
1
f
f
t
I_
I
[Rachis +
f
I
f
Iglumes
t
1241
15.9
I
0.331
1 6 . 2
52.59
4 . 2
I
f
I
-1
I
I
I
!Tiges +
t
Ifeuilles
I
6167
I
55.9
1
0.272
I
1 3 . 3
I
151.98
I
12.1
1
I
t
f
f
I
1
I
IPlante
9404
f
114.5
t
0.303
/
1 4 . 9
t
3 4 6 . 6
2 7 . 6
entigre
I
(CV Xl
(4.8)
(17.8)
(10.5)
I
l
1
.-
Azote apporté : 6 0 kg N ha-1
E % =
2.04
Qx5N depart = 1 257.16 g ha'1
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
120
retrouvés au delà de 80 cm : 3 ‘% ;9 Bambey et 4 % & Nioro ; à cet égard, nol.ons qu’à
Bambey, d;ans l’essai III relaté dans le paragraphe précédent, le front azote 15 n’a pas’ dépassé
110 cm de Pr(ofondeur. Sous urne pluviométrie supérieure i?~ 700 mm, à Séf;a, de l’azote engrais
est retrouvé dans l’horizon 120-150 cm mais en quantité rrés faible (moins de 5 %).
lV.2.3.3 - Conclusion
L’&tude de la lixiviatioln de l’azote 15 montre les risques de faible utilisation par le mil
du deuxième apport d’azote au stade fin montaison - début épiaison, en raison d’une réduction
‘. voire d’un arrêt - du drainage de I’e!au en profondeur ; ce phénomène trés probable dés le
début de l’épiaison, correspond à la période où les besoins en eau sont les plus importants,
de I’épiaiaon jusqu’à la floraison (DANCEllE 1973). Ces risques sont réduits sur maïs en
raison d’une pluviométrie supérieure dans la zone où cette plante peut &re cultivée.
IV.2.4. Volatilisation de l’engrais.
Essai en milieu contrôlt?
Avant d’aborder I’étucle de la volatilisation de l’engrais dans les conditions dle culture
des sols sableux tropicaux, nous ferons un bref historique sur l’évolution des idées et des
travaux depuis deux décennies, relati,fs aux pertes d’azote dans l’atmosphère.
Dans les sols sableux tropicaux, les pertes par Bixivlation n’expliquent pas la faible
utilisatioli de l’azote par les plantes. Pour cela, BLONDEL (1967) a émis I’hypothkse d’une
possible volatilisation de l’ammoniac à partir de l’urée ; celle-ci, en effet, est apportée dans
toute la zone du Sénégal en couverture ; elle est ammonifiée rapidement et quelques jours
après le traitement, la teneur en azote ammoniacal augmente dans l’horizon de surface.
Pour vérifier cette hypothèse, cet auteur a entrepris de mesurer directement les pertes
par volatilisation. Le sol est alors couvert par une cloche contenant une coupelle avec de
Il’acide sulfurique dans le but de fixer l’ammoniac dégag&
Malgré des conditions favorables à des pertes d’azote par volatilisation - température
célevbe, hurnidité, faible capacité d’khange - BLONDEL ne rnesure que des pertes négiligeables.
Par la suite,, vers les années 1980, nos résultats expérimentaux au champ Font état
d’un bilan azote 15 engrais compris entre -20 et -50 % (tableau 16). Ce déficit est attribué à
des pertes dans l’atmosphère. ConsidiSrant d’une part ces résultats et d’autre part les résultats
de BLONDEL (1967) qui conclut ii des pertes négligeables par volatilisation, nous sommes
Iconduits j invoquer la dénitrification (GANRY et a/. 197@. Cependant, des expériences
121
ultérieures nous conduisent à remettre en question cette hypothèse, la dénitrification ne
pouvant expliquer à elle seule les pertes importantes sur témoin.
Si l’accroissement des pertes d’azote engrais enregistrées en présence de pailles
enfouies pouvait raisonnablement être attribué à la dénitrification (GANRY et a/. 1978 ;
GUIRAUD l984), en revanche nous avions de fortes présomptions pour attribuer les pertes sur
le témoin sans paille, à la volatilisation sous forme ammoniacale (SOCHTIG 1978 ; WETSELAAR
et GANRY 1982).
Reprenant alors les résultats de BLONDEL, en calculant la quantité d’acide utilisée,
nous avons vu que la concentration de l’acide était trop faible ; par ailleurs, en raison de la
couverture du sol par une cloche, une rediffusion de l’ammoniac dans le sol a pu se produire.
L’ensemble de ces raisons (faible CRU, pertes élevées dans l’atmosphère) nous a
amené à réétudier le processus de volatilisation.
En sols sableux tropicaux, généralement acides, les pertes par volatilisation
d’ammoniac gazeux se produisent surtout à partir de l’urée. Ce processus requiert : (1)
l’activation de l’hydrolyse de l’urée et l’accumulation d’azote ammoniacal, (II) des conditions
pour un faible rapport NH,‘/NH,. Le facteur essentiel influençant ce rapport est le pH de la
solution du sol parce qu’il affecte l’équilibre représenté par l’équation suivante (FRENEY et a/.
1981) :
a+ t OH- - NH, t H,O
Plus le pH est élevé, plus bas est le rapport
-
N-k
D’autres facteurs influencent ce rapport, comme la capacité d’échange du sol, la
température de la solution du sol et la dessiccation (VLEK et STUMPE 1978).
Lorsque l’urée est appliquée en surface, les conditions I et II sont réalisées ; en effet,
l’activité uréasique induit une augmentation de pH d’autant plus forte que le pouvoir tampon
du sol est réduit (C.E.C. < 5 meq 100 g-’ dans la majorité des sols sableux).
Le flux d’ammoniac dans l’atmosphère est positivement relié à la vitesse de l’air à la
surface du sol (FRENEY et a/. 1981) raison pour laquelle nos études sur la volatilisation ont
porté sur un système ouvert (voir figure 21).
122
--__
--
---
---
J’ Tuyau ptostique ,
-
-
-
L
-
-
- + -
P o m p e 4 v i d e
Bouchon caoutchouc
k L a r g e (prouvefte Wongeoble
\\. Solution d’acide b o r i q u e avec indicateur
Petit tuyau en verre
pour l’addition d’eau
V e r r e frittd
_--
-
-
-
-
-
--~-
Fnqure 211 : Schéma du système utilisé en nilieu contrôlé pour la déternination des pertes par
volatilisation d”anoniac à partir de lkrée a~joutée.
123
Nos essais ont été réalisés dans un dispositif de piégeage de l’ammoniac dans une
solution d’acide borique (figure 21) à Bambey, dans l’atmosphère ambiante du laboratoire qui
varie assez peu en saison des pluies (25 C < 0 < 30’ C ; 70 % < hygrométrie < 90 %).
Une pompe à faire le vide doit procurer un courant d’air suffisant pour simuler le mouvement
d’air du vent. La pompe à vide est rattachée à trois ou quatre de ces dispositifs, l’ensemble
étant généralement constitué d’un témoin et de deux à trois traitements. Les répétitions ont
été opérées dans le temps. On simule les conditions de la parcelle, en utilisant un pot en
plastique contenant 500 g de sol d’une surface de 46.53 cm’, non cultivé durant l’expérience,
dans lequel est placé un petit tuyau en verre pour l’addition d’eau dans le but de maintenir
les conditions d’humidité comprises entre la capacité au champ et la capacité de rétention.
Ensuite, on ajoute 10 ml de solution d’urée contenant 46.53 mg d’azote, correspondant à 100
kg ha-’ d’azote urée. La titration de la solution d’acide borique dans l’éprouvette se fait
périodiquement, généralement tous les jours avec de l’acide sulfurique 0,02 N. Les expériences
ont duré entre 139 h et 244 h.
IV.2.4.1 - Facteur sol
Quatre types de sol ont été étudiés : (a) un sol ferrugineux tropical peu lessivé de
Bambey appelé localement “dior”, (b) un autre sol de Bambey intermédiaire entre le sol
ferrugineux tropical et le vertisol, appelé localement “dek”, (c) un sol vertique appelé
localement “argiles noires” formé sur marnes calcaires, prélevé dans la région de Sébikotane
(50 km à l’Est de Dakar), (d) un sol de Séfa (Sud Sénégal) ferrugineux tropical lessivé à tache
et à concrétion appelé localement “beige”. La caractérisation de ces sols figure au tableau 1
page 34.
Moins le sol est argileux, plus intense est la volatilisation. Le pourcentage d’azote
engrais volatilisé, respectivement pour les sols de Bambey “dior” et “dek”, de Séfa et de
Sébikotane, est respectivement de 40 %, 22 %, 20 % et 15 % (tableau 14).
lV.2.4.2 - Facteur blacement
L’enfouissement de l’urée dans le sol réduit significativement Ees pertes à partir de
1.5 cm de la surface. La proportion de l’azote urée volatilisée est respectivement pour l’urée
en surface, enfouie à 1.5 cm, enfouie à 2.5 cm, enfouie a 3.5 cm et enfouie à 5 cm, de 41 %,
19 %, 10 %, 4 % et 0 % (tableau 15)
lV.2.4.3 - Facteur
La volatilisation est liée positivement à la dose d’azote urée appliquée. Sur la base
du pourcentage d’azote urée volatilisé, cette relation semble répondre à une loi des
124
G
In
G *
h
CU
N
OP
CI
0.l
.
2
N
hi
h
N
M
+, P;
2!
F;
2
*
Tableau 15 : Proportion d'azote urée volatilisé après appl ication d'urée (100 N) à différentes profondeurs
en sol sableux dior de Bambey.
Profondeur
d'incorporation
X N-urée
Surface
41 x (' 2)
1.5 c m
1 9
%
ct 3)
2.5 c m
10
x
(; 1)
3.5 c m
4
%
(,+ 1)
5
c m
0
%
Entre parenthbse figure 1'Bcart type de la moyenne.
126
accroissements moins que proportionnels. Sur la base des quantités d’azote urée voilatilisées,
cette relation apparaît linéaire (figure 22) impliquant pour la précédente, une relation de nature
hyperboli,que. Ces résultats sont en accord avec ceux cites par FAURIE (1980).
l’V.2.4.4 Discussions - COnClUSiOnS
Le:s valeurs calculées sont proches des valeurs observées en mini-lysimètres ; elles
diffèrent avec les valeurs observéea au champ : inférieures pour la dose 30 N et sulpérieures
pour les doses 60 et 90 N, mais dans l’ensemble demeurent cohérentes (tableau 161.
La figure 22 permet de préciser les limites de volatilisation : sa limite supérieure serait
de 55 % de ll’azote urée app’orté et sa limite inférieure correspondrait a la dose de 25 kg
azote uree ha.‘. En d’autres termes, en sols sableux “dior’“, la volatilisation ne dépasserait
jamais 5!3 ‘% de la dose d’urée appliquée et ne se déclencherait qu’à partir de la diose de
25 k.g d’urée ha”.
II importe de noter que tous les essais ont été conduits avec de l’urée en solution,
non marquée. Une expérience comparant l’urée en granulés et en solution à la dose 100 N
montre peu de différence dans l’azote volatilisé hormis urne cinétique plus rapide pour l’urée
en solution. II est cependant vraisemblable qu’aux doses faibles, l’urée sous forme de granulés
induira une volatilisation plus importante en raison de la concentration élevée en urée au
niveau di granulé, identique quelle que soit la dose épandue.
127
Tableau 15 : Pourcentages des pertes d'azote urée
calculés par la relation établie
figure 22 et mesurés in situ au champ et en minilysimètres en sol sableux
"dior" de Bambey.
Dose N
Calculé
Mewré
Mesuré
kg ha-l
au champ
en minilysititres
30
7
17 (1)
6 0
31
24 (2)
9 0
3 9
2 7 (1)
39 (3)
120
4 3
45 (2)
48(g) et 45(3)
(1) Essai 1 ;
(2) GANRY et GUIRAUD, non publié ; (3) GANRY et al. 1978 ; (4) GANRY et GUIPJIUD 1979
128
%I Y - de volotilird
bl- u r t r volotili~i~
kg.N. h o - ’ 4
Y
Y
14,55
Y-0,553-
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0
5 0
1
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‘/
150
100
50
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- 0
100
150
2 0 0
2 5 0
3 0 0
x
Ooac N - urbe kg.N. h o - ’
Figure 22 : Volatilisation amtoniacale de lk~f% en fonction de la dose appliquée - Essais en milieu
contrôlé.
129
IV.3 - OPTIMISATION DE L’UTILISATION DE L’AZOTE
131
A l’issue de cette analyse de la productivité du système tel qu’il existe actuellement,
faite en relation avec la quantification des principaux flux d’azote, nous nous proposons de
répondre à deux questions capitales : pourquoi optimiser et comment optimiser ?.
Rappelons nos trois objectifs interdépendants : accroître la productivité du sol,
économiser au maximum l’engrais azoté et maintenir la fertilité du sol. Mais avant d’aborder
notre propre analyse, nous mentionnerons les principaux résultats obtenus par BLONDEL
(1971) et les hypothèses et recommandations qui en découlèrent dans le but d’accroître la
production de la céréale. Obtenus sans le recours aux méthodes isotopiques, les résultats de
BLONDEL sont essentiellement qualitatifs mais leur mérite est d’avoir précisé, il y a plus de
vingt ans, les principaux facteurs “azote” et “plante” déterminant le rendement en grains de la
céréale. On peut les résumer dans l’équation suivante :
Rendement de la céréale = f (a, b, c, d, e, f, g)
dans laquelle :
a = quantité d’azote minéralisable
b = cinétique de la minéralisation
c = dose d’engrais
d = méthode d’apport
e = longueur du cycle
f = indice de rendement corrélé à l’indice d’efficience de l’azote
g = ensemble des autres facteurs.
Voici les principales conclusions émises par BLONDEL (1971), lesquelles renvoient aux
facteurs ci-dessus indiqués :
1 - l’alimentation azotée du maïs n’est pas limitée par le stock initial d’azote
minéralisable du sol mais par sa vitesse de minéralisation (a et b);
2 - la vitesse de minéralisation serait trop faible pour assurer une fourniture d’azote
suffisante aux stades critiques (montaison et épiaison) de développement du maïs (b) ;
3 - il est possible d’atteindre le potentiel de production du mil à cycle long sans
apport de fumure azotée (c) ;
4 - par contre, on ne peut atteindre le maximum de rendement du maïs que si l’on
apporte une fumure azotée suffisante et bien répartie suivant les phases de développement
(c et d) ;
5 - par la fumure azotée, on obtient sur maïs des plus-values en grain très
importantes, car l’indice d’efficience de l’azote absorbé est plus élevé (c et f) ;
132
6 - on obtient, dans les essais de fertilisation à Bambey, des accroissements de
rendement importants consécutifs à l’apport d’azote sur la variété à cycle court, alors qu’ils
sont souvent négligeables sur la variété à cycle long (e).
De l’analyse faite dans la conclusion du paragraphe IV.2.1 page 106) et des travaux
de BLONDEL rappelés ci-dessus, il apparait possible de perfectionner les systèmes actuels que
nous venons d’étudier : (1) d’abord en augmentant le rendement des témoins zéro azote ; en
effet, SCORAILLE (1987) a clairement montré pour le blé en France que rendement témoin et
rendemelnt maximal sont corrélés positivement ; nous faisons l’hypothèse qu’il en est <de même
pour les céréales tropicales ; (II) ensuite, en accroissant les ressources azotées du système
et en optimisant le fonctioninement interne dudit système : fumure azotée minérale et
organique, stimulation du cycle interne de l’azote, meilleure adéquation de l’offre par le sol
et de la demande par la plante, diminution des pertes d’azote engrais. PICHOT (1975) abonde
dans le même sens en identifiant quatre facteurs qui régis,sent la fourniture d’azote par le sol:
un facteur intensité (teneur du sol en azote minéral), un facteur cinétique (vitesse de
minéralisation), un facteur qua.ntité (réserves du sol en azote utilisable) et un facteur diffusion
de l’azote.
Pour le système mill-sol ferrugineux peu lessivé, l’accroissement de productivité
semble etroitement lié à la capacité du sol à fournir l’azote (stock d’azote minéralisable,
activité aimmonifiante et nitrifiante) ; même l’engrais azoté’, mal utilisé directement, transite en
grande partie par le compartiment organique du sol d’où la voie d’optimisation envisagée
et réaliséle : les apports rbguliers de matière organique pour leur rôle de support de
l’activité minéralisatrice et de source d’azote minéralisable. On comprend dès lors la nécessité
d’apprécier l’utilisation de l’engrais sur le critère de son efficience réelle.
Pour le système mlaïs-sol ferrugineux lessiwé, l’accroissement de productivité
semble lié autant à l‘engrais qu’au sol (% NdfF = % NdfS) ; cependant les résultats de
BLONDEL (rappelés ci-dessus), ainsi que la forte productivité de l’unité cl’azote engrais et le
% NdfF relativement élevé clue nous avons observés, nous font accorder la primauté à
l’engrais, mais sans perdre de! vue que le sol peut couvrir 50 % des besoins azotés du maïs,
(d’où les deux voies d’optimisation envisagées et réaliséea : la technique de Place#ment de
l’engrais et l’amendement O:rganique par le compost (la première seulement fait l’objet du
présent miimoire dans le cas du maïs).
W.3.1. L’enfouissement de baille est-il bénéfique ‘?
Essai au champ 1.
L’effet annuel de l’enfouissement des pailles sur la, production végetale est conditionné
essentiellelment par quatre facteurs :
133
- deux facteurs intrinsèques : le C/N et la composition en acides organiques solubles
des pailles ;
- deux facteurs du milieu : l’humidité du sol au moment de E’enfouissement et les
alternances humectation-dessication en cours de cycle.
Dans l’essai II, la décomposition s’est amorcée après enfouissement en fin de saison
des pluies précédentes, et a pu se poursuivre l’année de la culture en début de saison des
pluies, avant le semis, en raison du démarrage précoce de la saison des pluies (voir figure
2 A en annexe).
L’amorce de cette décomposition qui a précédé le semis du mil, présente un intérêt
majeur dans la réussite de la culture, comme nous allons le voir.
Les résultats sont présentés au tableau 17.
L’enfouissement de paille dans le sol accroît le rendement matière sèche de la paille
de mil de 31 %, sans effet sur le rendement en grains. Le CRU sur parcelle témoin (sans
enfouissement de paille) est de 23,2 %, identique à celui trouvé dans l’essai I (tableau 6,
page 95) ; il augmente, mais non significativement, sous l’action de l’enfouissement de paille,
passant de 23,2 à 28,6 % (tableau 17). La valeur A sur parcelle témoin est de 164 kg ha”’
équivalent urée (tableau 18) ; ce résultat est cohérent avec celui obtenu dans l’essai I de
185 kg N ha“ (tableau 9, page 104), supérieur dans l’essai 1, en raison vraisemblablement d’un
effet cumulatif de la dose d’engrais azoté. L ‘enfouissement de paille ne modifie donc pas la
valeur A (tableau 18).
L’azote du sol (NdfS) est prépondérant dans la nutrition azotée de fa céréale : 39 kg
N ha-‘, soit prés de 2 fois plus que la part de l’engrais ; le NdfS et le NdfF sont accrus
significativement de 19 % sous l’action de la paille. On notera que cet effet positif de la
paille n’est pas lié à un accroissement de la valeur A : tout se passe comme si le rendement
avait été augmenté sous l’action de la paille sans que celle-ci n’enrichisse le pool d’azote
minéralisable du sol, la plante absorbant l’azote sol (NdfS) et l’azote engrais (NdfF) dans le
même rapport (NdfS/NdfF) que dans le témoin, ce que traduit la non variation de l’excès
isotopique. Trois hypothéses peuvent être retenues pour expliquer ce résultat, qu’on raisonnera
à partir de l’équation 16 page 63, qui peut s’exprimer de la façon suivante :
NdfS
- = k Asol
NdfF
Tableau 17 :
~~ _-- -
Q u a n t i t é e t p o u r c e n t a g e d e l ’ a z o t e 1 5 p r o v e n a n t d e l ’ e n g r a i s m a r q u é r e t r o u v é d a n s l e m i l variét4 s y n . 1 .
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Les valeur. affectées d'une même lettre ne différent pas significativement au test de Newman et Keuls P - 0,005.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
135
136
.Hwothése (11 : améliorations du système racinaire qui expliquerait l’augmentation de
NdfS et NdfF. Mais comment. expliquer la non variation du rapport Nd’fS/NdfF donc de la
valeur A, alors que l’on a accru le pool d’azote du sol par le ,fait même de l’apport de paille?
Hyoothèse (2) : ‘absence d’effet de I’appalrt de paille sur le pool d’azote
minéralisable du sol. Cette hiypothèse est peu vraisemblable du fait que la paille enfouie
contribue peu ou prou à I’alirnentation du mil (dans une expérience lysirnétrique non relatée
ici, utilisant la paille marquée, nou:s avons trouvé une contribution à l’azote total de la plante
de 10 %).
J-fv~othèse 131 : diminution du pool d’azote minéralisable du sol compensée par la
fraction Ininéralisable de la paille, que deux causes peuvent expliquer :
. activation du cycle itnterne de l’azote, mais, par suite d’un accroissement relatif de
l’immobilisation brute de l’azote, la minéralisation nette décroît ; ce processus est plausible
et classique de surcroît suite à un enfouissement de paille ;
- pertes d’azote sol par dénitrification induite par l’enfouissement de paille, ce que
nous avons montré dans une expérience similaire reproduite en lysimètres (GANRY et a/. 1978)
et confirm(5 par GUIRAUD (1984) en sols tempérés.
L’effet de la paille enfouie jugé sur le crit.ère du rendement de la plante
entière est donc bénéfique mais limité par les risques de phytotoxicité qui sont à
craindre durant les vingt premiers jours de la décomposi,tion (GANRY et a/ 1978) que nous
venons d’évoquer ; jugé sur les critères de l’utilisation optimale de I’azotle de l’engrais et du
sol (voir les deux conditions définies au paragraphe 1112.3. page 67), Penfouisseiment
de
paille induit seulement un accroissement du CRU mais ne modifie pas la valeur A,
donc le pool d’azote minéralisable du sol. En ce qui concerne le NiS. nous référant à un
résultat obtenu antérieurement dans un essai en lysimètres (GANRY et a/. 1978), nous faisons
l’hypothèse! que celui-ci n’est pas modifiée.
L.“effet positif de l’enfouissement des pailles sur l’économie de l’azote serait
donc de portée limitée : l’accroissement Ides NdfF et NdfS observé serait la conséquence
de l’accroissement du rendement (de la plante entière (tableau 16) ; de plus, cet
enfouissement présente le risque ‘d’être gravement préjudiciable au rendement et à
I’écanomie d’azote s’il n’est pas realisé dans les conditions définies plus haut.
I’J.3.2. Le compostaw de la paille améliore-t-il I’czfficience de I’BQ& ?
Essai au champ II
137
Les difficultés de restitutions directes au sol des résidus végétaux dans les
exploitations, difficultés auxquelles s’est heurte la vulgarisation du labour d’enfouissement des
pailles, et dont nous avons déjà tenté une analyse (GANRY et a/. 1978) nous ont amené à
étudier la restitution, différée, de résidus transformés. De ce fait, les thèmes de recherche
relatifs à l’optimisation des rendements et du bilan azoté dans l’exploitation, par les techniques
d’apport de fumier et/ou de compost, sont devenus essentiels et ont conduit à l’étude des
processus de compostage semi-anaérobie et anaérobie (biogaz).
Un certain nombre de propriétés communes caractérisent les composts de paille de
céréales et les fumiers pailleux compostés :
- immobilisation importante d’azote (GANRY et SARR 1983) ;
- accroissement des apports au sol de précurseurs de substances humiques
(DOMMERGUES 1972) ;
- homogénéisation du matériel végétal de départ ;
- suppression des risques d’effet phytodépressif (GANRY et a/. 1978) ;
- suppression des germes pathogènes (essais en cours concernant le mildiou du mil).
L’ensemble de ces propriétés et en particulier les deux premières pour notre objectif
d’optimisation de l’utilisation de l’azote, nous a conduit à étudier le compost, et pour cela à
vaincre bien des réticences opposées à l’utilisation de ce produit alors pratiquement inexistant
en milieu rural il y a une dizaine d’années, et à notre connaissance maintenant en voie de
développement au Sud du Mali et Sud du Sénégal (voir introduction, page 21).
Les résultats sont présentés au tableau 17.
L’augmentation de rendement de la plante entière résultant de l’enfouissement de
paille compostée est supérieure à celle enregistrée pour la paille ; elle demeure cependant
très faible et non significative sur les grains. Le N total de la plante suit la même variation :
il est accru significativement de 23 % sous l’action du compost contre 19 % sous l’action de
la paille, l’effet positif du compost par rapport à la paille étant lui même significatif. Le
CRU % avec compost est supérieur de + 26 % au CRU % sur témoin ; cependant, il ne diffère
pas du CRU % avec paille, contrairement au N total, en raison d’un effet inverse du compost
sur l’excès isotopique dans la plante, effet confirmé et encore plus accentué, dans l’essai I
après plusieurs années d’apport de compost au sol (tableau 5 A en annexe). Cette baisse de
l’excès isotopique dans la plante se traduit par un accroissement significatif de la valeur A qui
passe de 165 à 185 Kg N ha-‘. Comparé à la paille, le compost permet donc d’accroître
le pool d’azote mobilisable du sol et sa disponibilité pour la plante (tableau 18,
page 135).
1 3 8
L’effet du compost jugé sur le critère du rendement de la plante entière est donc.
comme pour la paille, bénéfique, mais sans les risques d’effets phytodépressifs, ceux-ci étant
anihilés par le compostage (GANRY 11978). Jugé sur les #C:ritères de l’utilisation optimale de
ll’azde de l’engrais et du sol, cet effet est positif (tableau 18) car il satisfait à la relation :
ab
_----.- < 100 avec: a > b,
(équation 20 page 68)
a- t1
stipulant que l’accroissement de la valeur A est cohérente avec l’accroissement du1 CRU %.
Effectivement, a = A N total plante = 32, et b == A excès isotopique = 7, vérifient cette
relation (tableau 17 page 134).
IV.3.3. L’effet du compost est-il accru par les applications répété% ?
Essai au champ I
Nous venons de mettre en évidence dans l’essai II, trois résultats importants :
l - les CRU sont accrus par la fumure organique (paille ou compost) mais non
modifiés p,ar la forme de ceile-ci (paille ou compost) ;
2 ‘- Les NdfS sont accrus par les deux formes de matière organique, mais deux fois
plus par le1 compost que par la paille ;
:3 ‘- la valeur A est accrue par le compost mais non par la paille.
Ce!s résultats d’essais annuels n’autorisent pas à conclure quant aux effets cumulatifs;
ils suggdrent cependant les avantages probables du compost sur la paille et pourraient
expliquer l’insuffisance de la fumure organique par la paille dans le maintien de la fertilité du
sol déjà signalée par PICHOT et al (1981) et PIERI (1985).
Dans l’essai au champ 1, on étudie Ileffet des applications répétées de compost. Pour
Ila lecture des résultats, on se reportera aux tableaux 6, 6 et 9 pages 95, 102 et 1114.
L’Értude statistique des courbes de réponse du mil aux doses croissantes d’urée en
#absence et en présence de compost, en raison de l’interaction non significative, permet
d’admettre deux équations quadratiques identiques en ce qui concerne les termes dw second
degré “a” et du premier degr(? ‘II”, mais différentes en ce qui concerne le terme constant “c”
qui traduit l’effet du compost (figure 8 page 88).
139
L’accroissement de rendement du mil dû à l’apport de compost, calculé à partir des
équations évoquées ci-dessus, est de 300 kg M.S de grain ha-’ quelle que soit la dose d’urée
apportée.
Le N total en cours de cycle est accru significativement sous l’effet du compost
surtout aprés la floraison (figure 12b page 94)
.
Les CRU subissent la même dépression en cours de cycle que sur le témoin sans
compost ; leur remontée est cependant plus rapide en présence de compost : 13 points contre
10, entre le 47ème et le 79ème jour (figure 12b page 94).
Cependant les CRU finals sont peu augmentés sous l’action du compost (27 % contre
24 %) en raison de la variation inverse de N total et de l’excès isotopique, évoquée au
paragraphe lV.3.2 page 137 (tableau 8 page 102) _
Le NiS est accru significativement mais cet accroissement reste cependant faible
(tableau 8 page 102).
L’efficience réelle approchée par excés de l’azote engrais (CRU % + NiS %) est
légèrement accrue ; elle est respectivement pour les doses de 30 N et de 90 N, de 90 %
contre 80 % sans compost, de 78 % contre 72 % sans compost (tableau 8 page 102).
Selon l’inéquation 14 page 54, I’efficience réelle peut être estimée dans l’intervalle
suivant:
72 % < Efficience urée 30 N sans compost < 80 %
74 % < Efficience urée 30 N avec compost < 90 %
64 % < Efficience urée 90 N sans compost < 72 %
67 % < Efficience urée 90 N avec compost < 78 %
L’efficience réelle de l’urée apportée à faible dose (30 N) et à forte dose (90 N) est
légèrement accrue par l’apport de compost.
140
Les pertes d’azote engrais sont attribuées essentiellement à la volatilisation
(paragraphe iV.2.4 page 120) : celles-ci sont donc diminuées sous l’action du complost de 3
kg N ha-’ & 30 N et de 5 kg IJ ha-’ à 90 N (tableau 9 page 104).
E:n ce qui concerne la valeur A et la contribution du sol à la nutrition azotbe de la
plante, deux résultats importants se dégagent : (1) l’apport de compost accroît sensiblement
les valeurs A quelle que soit la close d’azote engrais apportée ; (II) l’azote sol est
prépond&ant dans la nutrition azotee de la céréale et fortement accru sous l’action du
compost (tableau 9 page 104).
De 145 et 185 kg N ha” équivalent urée les valeurs A passent à 250 et 29!j kg
N ha.“ équivalent urée sous l’action du compost, respectiwment pour la dose 30 N et la dose
90 N. Comparées aux 185 kg N ha-” obtenus sous l’action du compost en effet direct et
annuel dans l’essai II, ces valeurs traduisent un effet hautement positif des applications
répetées de compost sur le pool d’azote du sol qu’il est intéressant de relier à l’effet sur
l’azote total du sol que nous avons mis en évidence par l’analyse chimique. En effet, aprés
quatre années de monoculture de mil, on enregistre une nette supériorité de la teneur en azote
total du sol des parcelles avec composIt comparativement aux parcelles San#s compost : 0,030%
versus 0,021 % à la fumure de 90 N dans l’horizon O-20 cm (tableau 9 A en annexe). Ces
résultats confirment ceux obtenus par GIGOU (1982) au Nord-Cameroun qui montre que le
stock d’azote total du sol ne se maintient qu’en présence de compost de paille de sorgho.
La fourniture d’azote sol (NdfS = y) est corrélée positivement à la dose d’engrais x
(figure 23). La relation s’apparente àl une droite d’équation y - 0,3 x + 20. Le compost
accroît la fourniture d’azote de la même quantité à 0 N et à 30 N ( + 17 kg N ha-‘) soir: + 89%
de la fourniture du sol au témoin. Cet accroissement est doublé à 90 N (+ 35 kg N ha”).
Ces résultats [mettent en évidence une interaction positive “urée x compost”, à la dose d’azote
urée optl!male, sur la fourniture d’azote sol à la plante ; la formule permettant son calcul,
indiquée par les statisticiens : 1/2 (“urée x compost” + “témoin”) - 1/2 (“urée + “compost”),
nous dorme une interaction de t $3 kg N-sol ha”.
L’explication plausible de ces résultats résiderait dans l’action positive du compost
en présence d’engrais azoté sur trois paramètres de I’agrosystème : (a) le bilan olrganique
(FELLER et: GANRY 1982), (b) la rbmanence de la nitrification (SIBAND et GANRY 19X), (c)
le développement racinaire dîl à l’engrais azoté.
L’étalement de la nutrition azotée ainsi favorisé pourrait prolonger la végatation des
talles. En d’autres termes, ces talles regresseraient moins vite sur la culture avec comlpast que
141
Fourniture N -soi L la plante ( NdfS)
kg.N. ha-l
s a n s comport
CRU = 24 y!
25.
20,
15,
10.
ON
3bN
6bN
SbN
Dose N- urCc
kg.N. ha-l
J
Figure 23 : Valeur de HdfS du mil sous l’action du compost et de l’urée. Wbey, essai au champ 1.
142
sur la culture sans compost, expliquant donc l’effet de synergie observé sur la masse
végétative (SIBAND, communication personnelle) et surtout expliquant pourquoi l’augmentation
de rendement due à I’enfouis’sement de compost résulte uniquement de l’augmentation du
nombre cl’é!pis fertiles (talles fructifti?res) mais non du poids grains par épi et du poids Je 1600
grains (GAINRY et SARR 1983).
Jugé sur les critères de rendement et d’utilisation Optim;ale de l’azote de
l’engrais” et du sol, l’effet des enfouissements répiktés de compost est hautement
positif et nettement supérieur à l’effet d’un apport unique. En fait ce résultat [n’est pas
surprenant étant donné que le compost est une matière organique pré-humifiée et compte tenu
des [résultats de l’essai II attestant son effet positif annuel sur la valeur A. En ce qui concerne
I’enfouiss,ernent de paille, nous appuyant sur les résultats de l’essai II montrant une absence
de l’effet de celui-ci sur la va.leur A (paragraphe lV.3.1 page 133), en absence de données
expéhrimentales d’essai longue durée, nous conclurons selon PIERI (1989) : “on se trouve dans
la situation d’une sur-consommation de carbone organique qui induit en dkfinitive un bilan du
stock organique des sols négatif”.
I’J.:3.4. Ootimisation de la techniaue de DIacernent de I’enaraig.
Essais au champ V, VI, VII.
Dans une première phase, les agronomes se sont interessés aux faibles coefficients
apparents d’utilisation (CAU) de l’azote engrais sur les cér(?ales en milieu Gel (voir paragraphe
lV.2.4 page 120). L’application de la démarche Scientifiqu#e décrite en introduction (page
)
conduisait BLONDEL dans urne seconde phase (1967 et 1971 a, c, d) à reproduire le
phénomène a.u laboratoire et en miilieu contrôlé, dans une troisième phase, à des
applications au champ, et enfin à la vulgarisation d’une technique de fertilisation azotée des
céréales. Cette technique est toujours d’actualité.
C’est, alerté de nouveau par les médiocres résultats obtenus in situ certaines années
que nous sommes revenus aux études en milieu contrôlé et semi-contrôlé pour reproduire le
phénomène et reprendre l’analyse des mécanismes.
L.e paragraphe IV.2.4 est consacré à cette étude. Nous y montrons comment wn biais
expérimential a pu conduire à lune interprétation erronée. Le présent chapitre correspond à la
phase de retour au champ pour l’étude des traitements susceptibles d’être vulgarisés (phase
4 dans r-dure démarche Scient:ifique definie dans l’introduction). Les traitements appliqués in
situ ont é1.é conçus à partir des résultats, des essais en milieu contl$lé interprétés au
paragraphe IV.2.4 rappelés ci-(dessus.
1 4 3
IV.3.4.1 - Etude économique de la fonction de production : rendement oroductivité
et
Différentes techniques de placement de l’urée sont étudiées à Séfa sur maïs dans les
essais au champ V, VI et VII répétés dans le temps (1983, 1984 et 1985). Les résultats de
rendement et de rentabilité de l’engrais sont schématisées aux figures 9 page 89, 10 page 90
et Il page 91. Les équations des courbes de réponse du maïs aux doses croissantes d’urée
dont les paramètres a, b et c figurent au tableau 19 permettent la mesure sur trois années des
variables relatives au rendement, à la productivité et rentabilité de l’azote:
Rendement maximum (a ILS urain ha-‘)
surf ace
2 2 < R < 2 5
23
?
?
Bande
1 9 < R < 2 7
m = 2 3
Paquet
1 9 < R < 28
m = 2 4
Dose N maximum fka N ha’)
Surf ace
124 < N < 197
m = 165
Bande
123 < N < 197
m = 157
Poquet
158 < N < 164
m
160
?
Productivité de l’unité d’azote à 30 N Ika ILS urain ha’)
Surf ace
1 0 < P < 3 1
m
23
?
Bande
16 < P < 2 8
2 3
?
?
Poquet
1 9 < P < 3 1
m
2 5
?
Productivité de l’unité d’azote à 100 N (ka ILS urain ha”)
Surf ace
1 0 < P < 23
m = 17
Bande
1 6 < P < 20
m = 23
Paquet
1 9 < P < 31
m = 25
Optimum économique 130~~ K = 7 f ka N ha.\\)
Surf ace
9 3 < N < 120
m = 106
Bande
9 6 < N < 116
m = 109
Poquet
108 < N < 125
m = 116
144
Ces résultats mettent en évidence la supérioritti des techniques de placement en
localisation : en “paquet” et en “bande”, par rapport à la technique en “surface”, dans les
conditions pédoclimatiques du sud du Sénégal (isohy&te 1000 - 1200 mm, sols ‘“beiges”
ferrugineux tropicaux lessivés).
111.3.4.2 - Coefficient réel d’utilisation de l’en@ (CRU)
l-ea CRU de l’azote de l’urée sont en moyenne, sur les trois anni?es (tableau 7
page 96) ;
- pour l’apport en surface de 34 % (45, 31 et 24 %) ;
- pour la localisation en bande de 55 % (52, 55 et 47 96) ;
- pour la localisation en poqwet de 56 % (62 et !51 %).
1-a localisation de l’urée en bande enfouie, par rapport à l’application en surface
(application suivie d’un binage ou du buttage). accroît significativement le CRU, respectivement
en 1983, 1984 et 1985, de + 35 %, t 76 % et + 96 %, donc proportionnellement plus que
le rendement grain t paille, dont l’accroissement est t 25 %, t 21 % et 16 %.
W.3.4.3 - Immobilisation de l’engrais (NiS)
Le mode de placement est sans effet sur le Nis %,. Dans l’horizon 0 - 30 cm, il est en
moyenne de 213 % de l’azote apporté, correspondant à 61 % du NiS dans l’ensemble du profil
de sol sur 150 cm, ce que montrent les résultats ci-dessous :
- pleur l’apport en surface, de 19 % (25,15 et 18 %) ;
- pour l’apport en bande, de 25 % (24, 27 et 23 %) :,
- pour l’apport en poquet, 25 % (30 et 20 %).
Les profils d’immobilis~ation de l’azote engrais dans le sol sont presque semblables en
1983 et ‘1984 mais différents c?n 1985 (figures 14 page 99, 15 page 100, et 16 page lOl), ce
qui s’explique trés bien par la plus fforte pluviométrie en 1985 (figures 5 A, 6 A, 7 A en
annexe). Cette année-ci, on peut noter que :
- lpour le placement en surface (broadcast), la diminution de l’immobilisation dans
l’horizon 10 ~ 30 cm, suivie d’une augmentation dans l’horizon 30 - !30 cm, traduit une
lixiviatior plus importante de l’azote engrais que pour le:s autres techniques de placement ;
- pour le placement en localisé (bande et poquet), la lixiviation est faible :
l’immobilisation diminue au delà des 4.5 cm alors qu’elle a.ugmente dans le cas de l’apport en
surface, ce que nous venons d’évoquer ;
145
- la moindre immobilisation dans le cas de l’apport en bande comparativement à
l’apport en poquet, n’est pas liée à une plus grande absorption par la plante (le CRU est
même inférieur). Elle est due vraisemblablement à des pertes plus importantes dans
l’atmosphère, ce que traduit la quantité d’azote engrais non retrouvé dans le système sol-
plante (tableau 7 page 96).
On remarquera la profondeur de lixiviation jusqu’à 150 cm (avec des différences entre
les méthodes d’apport que nous venons de montrer) et l’influence trés nette des systèmes
racinaires à partir de l’horizon 15 - 30 cm sur la réduction de l’immobilisation. La récupération
totale de l’azote engrais pour l’apport en poquet (bilan azote 15 = 100) conduit à penser que
les pertes au delà des 150 cm sont négligeables.
lV.3.4.4 - Efficience réelle de l’engrais
Selon l’inéquation 14 (page 54) I’efficience réelle peut être estimée dans l’intervalle
de grandeur suivant :
53 pl; < Efficience urée en %urfacefl
< 68%
79 % < Efficience urée en “bande”
< 91%
82 SS < Efficience urée en “paquet”
< 99%
L’efficience réelle est nettement accrue par la localisation de l’engrais.
Estimée par l’azote 15 “perdu” hors du système sol-plante (page 54) les pertes d’azote
dans l’atmosphère sont élevées lorsque l’urée est apportée en surface (de 20 à 40 %), réduites
lorsque l’urée est localisée en bande (de 0 à 15 %), faibles ou nulles lorsque l’urée est
localisée en poquet (moins de 5 %).
lV.3.4.5 - Valeur A et efficience relative de I’enoraia
Cet essai nous donne la possibilité de calculer I’efficience des différentes techniques
de placement sur le critère de la valeur A et l’économie d’engrais réalisée en optimisant la
technique de placement. Ces calculs requièrent l’application du principe de l’indépendance de
la valeur A en fonction de la dose d’engrais, principe démontré expérimentalement et vérifié
dans ses conséquences (A.1.E.A 1983). Découlant de ce principe de l’indépendance valeur A
et dose d’azote, la proportion suivante peut être écrite :
I; NdfE
% NdfF.
(23)
Valeur A méthode “bande” ou “paquet”
1-e % NdfF est obtenu à la dose X appliquée en “bande” ou “pocluet”.
En faisant l’hypothèse d’une non modification du pool d’azote du sol, ni par la dose
(voir ci-dessus) ni par la techinique de placement, la Val<eur A peut être considérée comme
l’inverse de I’efficience de l’engrais (A.I.E.A. 1983). Dans nos essais, la technique de placement
en “surfa~ce” donne une valeur A mo’yenne sur trois ans, de 98 kg N ha.’ équivallent urée
“surface”’ ; la technique de placement en “bande” et en “paquet” donne 57 kg N ha.’ équivalent
urée “localiisée”. Par rapport à cette dernière prise comme référence, I’efficience relauve de la
technique en “surface” est alors la suivante :
98.0
Efficience relative = 1 : -
- = 1 : 1.72 = 0.58
(24)
57.0
Quiand on apporte 1 kg N ha-’ d’urée “localisée”, on doit apporter 1,72 kg N ha”
d’uree en “surface” pour le même effet, appréciB sur le critbre du 96 NdfF.
Réciproquelment, quand on aplporte! 1 kg N ha” d’urée placée en “surface”, en localisant cette
urée en profondeur, on peut réduire la dose de 1 à 058 kg N ha“ et obtenir le même effet.
Pour illustrer ce qui précède, nous prendrons l’exemple relatif au maïs :
- culture de maïs à 8éfa où la valeur “A” est égale à 98 kg N hi<’ équivalent urée
“surface” ;
- dose engrais : 100 N appliquée en surface (la dose appliquée dans nos essais).
Quelle dose d’engra.is peut-on appliquer en “localisé” en recherchant le même %
NdfF?
Compte tenu d’une efficience relative de 058 (équation 24) cette dose est :
QOOxO58 N = 58N # 60N.
On peut faire la vérification suivante :
. sur les trois années, le % NdfF mesuré pour la dlose 100 N en “surface” est de 5 1%;
. si l’on considère le mode de placement en “bande”, X étant la (dose recherchée et
57 kg N ha” la valeur A (voir ci-dessus), l’équation 23 ci-dessus donne :
1 4 7
51,0
100 - 51,o
-=
----> ----
x = 59,3
f 6 0 N
X
5 7
Par rapport à la dose 100 N en “surface”, la dose 60 N en “bande” donnerait un %
NdfF identique mais un rendement légèrement inférieur de 180 kg grain ha.’ en moyenne
(calculé d’après les fonctions de production) ; la technique en “poquet” donnerait également
le même % NdfF mais un rendement sensiblement égal.
Un agriculteur qui localise son urée en poquet, peut réduire sa fertilisation de 100 N
à 60 N économisant ainsi 40 kg d’azote urée, tout en maintenant la même efficience relative
et le même rendement en grain que s’il apportait son urée à la dose de 100 N en surface;
de plus, il simplifie sa technique de fertilisation.
lV.3.4.6 - Conclusion
Nous rappelons que la technique en “surface” comprenant deux apports est celle
actuellement vulgarisée. Les techniques d’apport de l’urée en “localisé” ne nécessitant qu’un
seul apport sont de ce fait moins contraignantes et comme nous venons de le voir, elles sont
plus efficientes, en particulier la technique d’apport de l’urée en poquet enfoui (super-granule
dans notre expérience). Ces résultats sont à rapprocher de ceux de GAUDIN et a/ (1987) sur
riz à Madagascar qui arrivent aux mêmes conclusions concernant I’efficience de l’urée super
granule enfouie par rapport à l’urée en surface.
Tableau 19~ : Effet de la méthode d'app ication de ‘1 ‘urée en surface (S) en
bande (B) et en poquet (P
sur les paramètres de la courbe de
réponse.
N”
Rendement du
Productivité du
Paramètre de
d e
témoin calculé
premier kg d'azote
courbure
l'essai
et année
- (c)
__ kg grain
(b)
-
-
-
-
(a)
--~
M.S ha-1
S
B
P
S
B
P
S
B
P
-
- - - -
-
-
-
-
- -
-
-
-
Essai V
758 758
-.
2 7
32
-
0.109
0.130
-
1983
Essai VI
160
160
lé1 0
22
29 34
0.0635
0.0972
0.108
1983
Essai VII
152
192
192
10
17 20
0.6433
0.0620
1985
a , b e t c :: P*aramètres de la fonction de production
Y = ax2 + bx + c
ou Y
= bx + c
1 4 9
IV.4 Conclusion du chapitre IV
Nous avons pu mettre en évidence que malgré un fort effet direct, l’engrais azoté sur
la céréale est mal utilisé, les coefficients réels d’utilisation de l’azote (CRU %) étant de 25 %
(mil) et 35 % (maïs) en moyenne. Cet azote a surtout pour effet de mobiliser l’azote du sol
(NdfS %) qui constitue 50 % et 70 % de l’azote total respectivement du maïs et du mil ayant
reçu une dose d’engrais optimale ou sub-optimale. Par ailleurs,, une fraction notable de l’azote
engrais, de l’ordre de 30 % à 50 %, est immobilisée dans le sol (NiS %) et pourra donc avoir
un effet rémanent. Dans différentes situations, nous avons estimé dans un intervalle cette
fraction de l’azote engrais (NiSP %) susceptible de participer au cycle interne de l’azote et de
ce fait pouvant contribuer au maintien de la fertilité azotée du sol. Les pertes sont également
importantes et peuvent aller jusqu’à 40 % de l’engrais apporté ; elles sont dues essentiellement
a la volatilisation.
Des différences existent entre les céréales ; en effet, la part de l’azote total provenant
de l’engrais (NdfF %) chez le maïs est supérieure à celle du mil. De plus, le maïs de par son
bon indice de rendement, valorise mieux l’azote absorbé, comme BLONDEL (1971) l’avait déja
noté.
Ainsi, nous pouvons tirer de ces résultats plusieurs enseignements nous permettant
de rechercher les voies de l’optimisation de l’utilisation de l’azote par les céréales :
- la réduction des pertes est une voie importante d’économie de l’azote, que nous
avons explorée. D’une part nous avons étudié, en milieu contrôlé, le processus de volatilisation
ce qui nous a permis d’attribuer l’essentiel des pertes dans l’atmosphère aux techniques
d’apport de l’engrais en surface. D’autre part, nous avons étudié in situ les techniques de
localisation de l’engrais, permettant de réduire très sensiblement les pertes dans l’atmosphère;
I
- l’effet direct de l’engrais azoté n’est qu’apparent. En réalité, l’alimentation azotée de
la céréale, comme l’effet de l’apport de l’azote, sont régis par le pool d’azote du sol utilisable
par les plantes, désigné par pool d’azote mobilisable et représenté par la valeur A. Son rôle
semble d’autant plus important que l’indice de rendement de la céréale est bas. II constitue,
à cet égard, un volant de sécurité. Contrairement a l’enfouissement de paille qui n’accroît pas
la valeur A, la paille compostée l’accroît et contribue de ce fait à renouveler et augmenter
l’azote mobilisable.
Ces faits nous permettent d’affirmer que la fourniture d’azote à la céréale est
tributaire de l’entretien organique du sol. Dans un contexte de faible disponibilité en
résidus organiques et fumure azotée, il faut tenter d’assurer cet entretien en compostant les
pailles directement ou par l’intermédiaire des animaux (fumier) et en maximisant la source
d’azote exogène constituée par la légumineuse en rotation avec la céréale.
151
CHAPITRE V : CONTRIBUTION DES LEGUMINEUSES AU POOL D’AZOTE DU SOL
V. 1 - Disoositifs exbérimentaux
V. 1.1 - Essai au champ VIII
V.l.2 - Essai au champ IX
V.1.3 - Essai en lysimètre X
V.1.4 - Essai au champ Xl
V.t.5 - Essai au champ XII
V.1.6 - Essai au champ XIII
V.1.7 - Essai au champ XIV
V.2 - Choix variétal - Essai au champ VIII
V.3 - Contraintes du milieu
V.3.1 - Contrainte chimique
V.3.1 .l - Problème de l’azote minéral du sol
V.3.1 .l .l - Faut-il augmenter l’azote minéral en apportant des engrais
azotés ?
Essai au champ IX
V.3.1.1.2 - Faut-il réduire l’azote minéral en pratiquant la culture
associée légumineuse-céréale ?
Essai en lysimètre Xl.
V.3.1.2 - Amélioration de la fertilité par l’amendement calcique et organique.
Essai au champ X.
V.3.1.3 - Amélioration de la fertilité par le phosphatage.
Essais au champ XII et XIV.
V.3.2 - Contrainte biologique
V.3.2.1 - Les sols n’ont pas de rhizobiums spécifiques.
Essai au champ XIV.
V.3.2.2 - Les sols sont défavorables à la nodulation et à la fixation de N,.
Essai au champ Xl.
152
V.3.2.3 _ Les sols sont bien pourvus en rhizobiurns mais on veut accroïtre
leur eff iciience.
Essai au champ XIII.
V.3.2.4 - Les sols :Sont dépourvus ou mal pourvus en champignons mycorhiziens.
Essai au champ :XIV.
V.3.3 - Contrainte climatique.
V.3.3.1 - Relation entre la pluviométrie et la fiixation de N,
Essais IX et XIII. Essais XII et XIV.
V.3.3.2 - Déficit hydrique et fixation de N, en cours de cycle.
Essai XII.
V.3.3.3 - Conclusion
V.4 - Conclusion du chaoitre \\!
153
La fixation symbiotique de N, par les légumineuses a été établie scientifiquement
au début du siècle dernier par BOUSSINGAULT. Cet azote fixé n’est pas seulement utilisé
dans le sol par le biais des matières végétales restituées au sol, il enrichit également
directement la terre par l’action de la biomasse racinaire à savoir les nodules, les racines et
les exsudats racinaires.
En fait, il est assez inexact de parler de plantes fixatrices de N2. Les seuls
organismes capables de transformer N, en azote combiné, sont des micro-organismes,
bradyrhizobiums dans le cas de l’arachide et du soja vivant en symbiose avec la plante.
Le rôle améliorant des légumineuses est donc essentiellement dû à leur capacité
fixatrice de N, et aux possibilités de transfert de cet azote fixé aux non légumineuses
associées ou en rotation.
Les processus de transfert d’azote sont moins compliqués quand la non légumineuse
suit la légumineuse dans la rotation. La figure 24, dérivée de la figure 5, exprime les vecteurs
(désignés par un V dans le texte et numérotés de 1 à 21) des flux d’azote dans le système
sol-légumineuse, partant du sommet avec le semis de la légumineuse jusqu’au développement
de la culture suivante, en bas de figure. C’est le cas des systèmes arachide-mil et soja-maïs
que nous étudions.
Les sources d’azote de la légumineuse sont les semences (Nsem en Vl), l’engrais
azoté en V2 et le sol en V3 qui fournissent Ns, et la fixation de N, dans les nodules (NFix
en V4). Le N total de la légumineuse (compartiment Cl) peut être exporté hors du système
lorsque les gousses et la paille sont récoltées (Nex en V5). Les pailles consommées par les
animaux (V6) peuvent être considérées comme exportées (Nex en Vil) si Se fumier n’est pas
restitué en V12 et V13.
Secondairement, les grains peuvent tomber au sol (V7) ; c’est le cas du soja dont la
déhiscence, lorsqu’elle intervient trop précocement, entraîne une chute des graines ; c’est le
cas de l’arachide, dont la gousse enterrée est parfois difficile à extraire ; ces graines meurent
(VlO) ou sont mangées par les animaux (V9).
La partie de la légumineuse qui n’est pas récoltée ni consommée par les animaux,
comprenant les défoliations, importantes chez l’arachide, les résidus de battage (c’est le cas
du soja dont le battage s’effectue au champ), les pailles (cas du soja) et toujours la biomasse
racinaire, est considérée comme résidu de récolte (Nr en V8). Une partie de ces résidus de
récolte, suite aux brûlis (V16) et à la minéralisatiion (V15) est perdue (NV). Une fraction peut
disparaître aussi sous l’action des termites et de l’érosion (V18). La partie restante enrichit
le pool d’azote du sol (V14). Ce pool d’azote est divisé en deux sous-pools V (azote organique
154
stable et rninéralisable) et VI (azote minéral) ; le sous-pool VI résulte d’une miné~ralisation
rapide, ;i partir des résidus végétaux à C/N généralement bas tel que les p#ailles de
légumineuse (GANRY 1977) et d’une minéralisation plus lente (V17) à partir de l’azote
Orga!nique du sol. Ce pool d’azote est soumis à son tour aux pertes d’azot,e (V18, Vl9 et V20).
Finalement, la culture suivante (C VII), céréale en I’occunrence, pourra utiliser la qu.antité NQ
(V21) dont la valeur est la sui’vante :
N t) = Nsem + Na + NFix - Nex - NV ~ NI
Etant donné clue Ns est empru’nté au sol, pour qu’il y ait enrichissement du sol en azote il faut
que :
ce qui implique :
Nseml + NFix > Nex t NV t NI
Da.ns la pratique, la rotation peut comporter deux légumineuses successives ; à ce
moment là., V21 contribue à V3, réalisant ainsi un cycle de l’azote. Albstraction faite des
éventuels problèmes engendrés par la. monoculture, plusieurs cycle de légumineuses peuvent
ainsi accroître la fertilité du sol.
Dans ce chapitre, nalus ne traitons pas tous les aspects préct5demment 6voqués.
Cependant, nous privilégions l’étude du compartiment I et dans tous les cas établissons la
distinction dans le N total entre l’azote provenant du sol (incluant kzote provenant des
semences), l’azote provenant de la fixation de N, et l’azote provenant de l’engrais masqué bien
entendu pluisque c’est préciskment l’engrais marqué qui, permet cette distinction. Pour les
partfies aériennes, on obtient ainsi respectivement NdfS, NdfFix et NdfF avec précision. Nex est
aussi connu a.vec précision mais Nr, NV et NI sont estimés. Nous recherchons aussi l’économie
maximale de l’azote (accroissement de NdfFix et réduction de NdfS) ; enfin, nous tentons une
estimation! de la contribution de la légumineuse à l’enrichissement du pool d’azote du sol
(essai Xl).
155
Semences
Engrais
Sol
Fixation Nz-
Nsem
hs
NFix
_II 1 Légumineuse
Nr 14 II Grains PI
I
Nex
Brûlis 16 IV Résidu
I
Ill
-
tif
I
11
de récolte
N V c
NI
I VII Autres
cultures
I
Figure 24 : Sci&a montrant le transfert d’azote de la culture de lbgunineuse I la culture suivante
( d’après lEHZJ%L et VALLIS 1977 1.
156
V.1 - LES DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX
158
Six essais aux champ et un essai en lysimètres sont réalisés. La situation
géographique, environnementale et culturale de ces différents essais est représentée au tableau
20.
L’inoculation de l’arachide et du soja par bradyrhizobium est réalisée par WEY selon
les méthodes développées par ce dernier pour l’arachide (WEY 1974) et le soja (WEY et
SAINT-MACARY 1982, WEY 1983). Au moment de la présentation des résultats nous
donnerons, s’il y a lieu, plus de détails sur l’inoculation lorsque celle-ci apparaîtra comme
technique déterminante.
V.l. 1 - Essai au champ VIII
Le but de l’essai au champ VIII est triple :
(a) étudier l’effet de l’azote starter sur le rendement et la fixation de N, du soja ;
(b) comparer la capacité de plusieurs variétés de soja à fixer symbiotiquement (et à
restituer cet azote au sol), en présence d’une faible ou d’une forte fumure azotée ;
(c) dans le cadre de la méthodologie appliquée (paragraphe 111.2.3 page 67) tester
deux cultures de soja de référence à savoir : un soja nodulant non inoculé et un soja non
nodulant.
L’essai est implanté à Séfa dans le Sud du Sénégal (tableau 20) dont I’isohyète actuel
est 950 mm (figure 2 page 30).
Le dispositif expérimental se décompose en deux essais : un essai “azote 15” (figure
17 Aa et figure 17 Ab en annexe) et un essai “rendement” (figure 17 Ac et figure 17 Ad en
annexe).
L’essai “azote 15” consiste en une combinaison factorielle de sept variétés (cinq
variétés de soja et deux variétés en culture de référence) à deux niveaux d’azote (20 N et
100 N). II a pour but de déterminer la part de l’azote du soja dérivé de la fixation de N,
(% NdfFix). La proximité des traitements “non nod.” de référence ri” 6 et 7 et des autres
traitements “nod.” permet le calcul d’une valeur A fixation par bloc, par application de
l’équation 18 page 66.
L’essai “rendement” consiste en une combinaison factorielle de cinq variétés de soja
à trois niveaux d’azote (0,20 N et 100 N).
--“_.” _ “_
_ ”
..““.
159
Tableau23 :Situation gtsographique,
envi ronnementale et cul turale des d7 ff6rents
-
-
-
essais réalisés sur légumineuses.
-
-
-
-
-
l
I
l
‘1
' Variété (l)['-Précédent
1
Année ci: [ PIuviométrie,
I
1 C&nomination (Localité /Type de s01s(~)i cultivée
1
cultural
, réalisation ,
/
_I
I~~~I-~‘--
l
-
-
-
i
l Essai au champ i
I Ferrugineux ' Cinq
'
Mals .
I
I
I
I
I
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1 tropical
I variétés ' Rotation
l
; VI
varieta du
I Séfa
I lessive à
l de soja : I ma'is
1981
I 1060 mm I
I
!
soja"
I concrétions
1 44/A/73 ' arachide
i
I
I
I sur grés
26172
/
I
I
I
I
i
sabla-argileux1 ' 22/72
/
l
I
I
I
I
/
, 4/73
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, dit
I
I
i
I
; sol "beige"
/
i Jupiter
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I
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I
I
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-
l
I
IEssai au champ '
I Ferrugineux I
Niébé en culture! '
l
I
I
I
I"fumure azotée
Bambey
' tropical peu
I Arachide
dérobee. Rotation i
1974
I
l
458 mm ;
st~arter de
1 lessi& type
1 55/437
(Mil x niébé) - l
l
I
I
II ',arachide"
"dek-dior"
arachide
I
I
l
/
I
l
I
1
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I
- I -
-
-
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I-
I
I
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Ferrugineux
Mil : var.
I
I
tropical peu
syn. 1
495 mm I
l
Bambey
I lessivé type I Arachide : I Mil
1978
1
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I
l
1 "dior"
I var. 55/437I
I irrigation
I
' soja :
'complémentair'
l
l
I
t
' var.
I
l
I
l
1 44/A/73 /
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I
I
I
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l-
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I-
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I
I
I
-
-
-
I
'Essai au champ I
I
l
I
l
Ferrugineux ' Arachide 1 Mil.
I
/
/ XI
I
I
'régénération
I Thilmakh tropical peu
var.
'
Rotation
1983
206 mm ;
d
I
Ides sols
lessivé type
1 55/437
I mil-arachide
/
I
I
I
Idégradés
I
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I
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I
I
I
1
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Essai au champ I
I Ferrugineux '
I
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I tropical
I
I
1
I
I
/
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phospho-azotée
I Séfa
' lessivé à
I Soja
' Jachère
1980
722 mm ;
I
I
/
du soja"
I
concretions
I
' 2 ans
I
I
’ sur grés sabIo!
I
I
I argileux dit I
I
I
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I
I
/
l sol "beige" '
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-
-
- l
-
I
I
Arachide I Mil .
I
I
l
I XIII
I~i~~,:u~~t~~~e I B&)ey I sol "dior"
55/437
Rotation
I
I
1975
’
5 2 1 m m
l'arachide" 1
mil-arachide
I
I
l
I
I
I
l
I
Jachere
1
1982
I
820 mm
f
i 26/72
1 durant 5 ans
/
I
I
I
I
/
I
I
I
l
l
l
I
I
I
I
I
1
(1) L'arach.;de var. 55/437 a été sélectionnée au Centre de Recherches Agronomiques (C,R.A) de Bambey en 19%.
A croissance rapide le premier mois d'un cycle végétatif de !30 jours , cette variété est très productive
à condition de respecter la densité. Elle est adaptée aux saisons des pluies cour't.es,et résistante à la
sécheresse.
(2) Pour une plus amole information voir le tableau 1.
160
Ces essais sont de type Blocs “split-plot” avec six répétitions.
Les traitements sont les suivants :
Sous-traitements ‘dose d’azote’ :
No - Sans fumure azotée
Nl - Fumure azotée de 20 Kg N ha-’
N2 - Fumure azotée de 100 Kg N ha”
- traitements Drincioaux ‘variété$ :
1 - 44/A/73
2 - 4173
3 - 22172
4 - 26/72
5 - Jupiter
6 - Chippewa non nodulant
7 - 44/A/73 non inoculée.
L’azote est apporté sous forme de sulfate d’ammonium : en solution dans l’essai
“azote15 et sous forme solide dans l’essai rendement. L’excès isotopique est respectivement
pour Nl et N2 de 4,61 % et 1,Ol %.
La fertilisation minérale P et K a été apportée en quantité suffisante pour satisfaire
les besoins du soja, à savoir 45 kg ha-’ P,O, et 90 kg ha-’ K,O en deux fois (6Okg ha” K,O au
semis et 30 kg ha-’ K,O au début de la floraison).
L”inoculation du sol a été réalisée mécaniquement, au moment du semis et dans le
sillon de semis, à raison de 25 Kg ha-’ de tourbe contenant 10’ bradyrhizobiums par gramme
d’inoculum frais (WEY 1983).
Les variétés de soja utilisées ont un cycle semis récolte de l’ordre ‘de 100 à 105 jours
&ARCHER et a/ 1984) hormis la variété non nodulante “Chippewa” dont le cycle (dans les
conditions climatiques du Sénégal) est d’environ 80 jours. La condition de similitude des
longueurs de cycle ne peut donc être respectée comme cela est stipulé au paragraphe
111.2.2.1 page 64, entraînant une évaluation par excès du % NdfFix mais sans conséquence
pour les comparaisons variétales sur le critère de la fixation de N,.
161
Le cycle cultural de la variété 44/A/73 avec ses principaux stades végétatifs est situé
par rapport aux pluies à la figure 12 A en annexe.
V.l.2 ‘. Essai au Champ&(
Le but de l’essai au champ IX réalisé à Bambey est double :
(a) vérifier la validité dle la méthode d’évaluation de la quantité de N, fixée (bquation
18 page 88) en comparant une plante (de référence non légumineuse (mil) et une légumineuse
(arachide:] dont la nodulation serait inhibée par une trés forte dose d’azote ;
(b) évaluer l’effet de différentes doses d’azote engrais (urée) sur la fixation de N, par
l’arachide, le coefficient réel d’utilisation de l’azote urée (CRU) et les rendements.
L’essai est implanté à Bambey en zone soudanienne nord (tableau 20) dont I’isohyète
actuel est 450 mm (figure 2 page :30).
Le dispositif expérimental est de type Blocs avec six répétitions pour la mesure des
rendementa de l’arachide et cinq répétitions pour les mesures d’azote sur la plante (mesures
faites sur parcelles azote 15).
Le schéma parcellaire est représenté à la figure ‘18 A. en annexe.
Les différents traitements sont les suivants :
1 - Arachide sans azote engrais
2’ - Mil hâtif de 90 jours, 120 kg N ha-’ au semis (‘5N)
ZI - Arachide recevant 120 kg N ha.’ au semis (‘?J)
4. - Arachide recevant 15 kg N ha.’ au semis (“N)
CI - Arachide recevant 15 kg N ha“ à 3 semaines
6 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ à 6 semaines
7’ - Arachide recevant 30 kg N ha.’ au semis (15N)#
8 - Arachide recevant 30 kg N ha-’ à 3 semaines
9 - Arachide recevant 30 kg N ha’ à 6 semaines
10 -. Arachide recevant 60 kg N ha.’ au semis (“N)
1 I ~ Arachide recevant 15 kg N ha.’ au semis : inoculation avec souche de
bradyrhizobium CB/756
12 ~ Arachide recevant 15 kg N ha-’ au semis : inoculation avec souche de
bradyrhizobium isolée au :Sénégal par WEY.
162
Les traitements 1 à 10 sont réalisés sans inoculation.
L’azote est apporté sous forme d’urée marquée avec “N pour les traitements 2, 3,
4, 7 et 10. Le phosphore et le potassium sont apportés au semis respectivement sous forme
de supertriple à raison de 100 kg ha” (45 kg ha.’ PZOJ et sous forme de chlorure à raison
de 100 kg ha-’ (60 kg ha-’ K*O).
De ce protocole, on peut espérer tirer quatre interprétations :
(a) relative aux valeurs A : en effet, le traitement 3 ayant pour but d’empêcher toute
nodulation sur arachide par l’apport d’une forte quantité d’azote, il pourra être ainsi possible
de faire le rapprochement des valeurs A de la plante de référence “non nod.” (traitement 2)
et de la plante fixatrice dont on cherche à annihiler la fixation (traitement 3) ;
(b) relative à la courbe de réponse de l’arachide à l’azote engrais apporté au semis
(traitements 1, 4, 7, 10 et 3) qu’on étudiera en liaison avec la fixation de N, ;
(c) relative à l’essai factoriel “deux doses d’azote x trois dates d’application”
(traitements 4, 5, 6, 7, 8 et 9) ;
(d) relative à l’effet de l’inoculation et à la comparaison des souches bactériennes
(traitements 2, 4, 11 et 12).
Les interprétations (c) et (d) ne portent que sur le rendement (tableau 20 A en
annexe), raison pour laquelle elles ne sont pas abordées ici. Cependant, l’ensemble des
résultats est présenté pour permettre l’examen du coefficient de variation indicateur de la
précision de l’essai.
La valeur A sol moyenne est calculée à partir du traitement 2 et soustraite aux
différentes valeurs A (sol + fixation) (paragraphe 111.2.2.1. page 64).
Le cycle cultural de l’arachide est situé par rapport aux pluies à la figure 10 A en
annexe.
V.1.3 - Essai en Ivsimètre X
Le but de l’essai X est d’étudier comparativement la culture associée et la culture pure
sur le critère de l’utilisation de l’azote minéral et de la fixation symbiotique de N, par une
légumineuse associée ou non à une céréale ; on mesure, pour la même plante, la variation de
163
l’excès isotopiyue entre la culture associée et la culture pure. Une baisse de l’excès isotopique
de la légumineuse est attribuée à un accroissement de la fixation de N, (équation 19 page 67).
Une lbaisse de l’excès isotopiqlue cfe la céréale serait attribuée à un transfert d’azote de la
légumineuse wrs la céréale par minéralisation des nodules et exsudation de la légumineuse.
L’essai X est conduit en lysimetres contenant 70 kg d’un sol “dior”, à Bambey, in situ,
avec irrigation complémentaire à la demande.
Les traitements sont les suivants :
1 ‘- Soja 1 non inocule désigné par soja 1
2 - Soja 2 inoculé désigné par soja 2
2, - M#l
4. - Soja 1 x mil 1 : le mil associé au soja1 est designé par mil ‘1
5 - Soja 2 x Mil 2 : le! mil associé au soja 2 est désigné par mil 2
6 - Arachide 3
7 - Mil
El - Arachide 3 x mil 3 : le mil associé à l’arachide 3 est désigné par mil 3
Chaque traitement est répété cinq fois et l’ensemble est randotnisé.
Les plantes sont disposées, en culture pure à raison de quatre Pie!ds par lysimètre, en
culture associée à raison, soit de quatre pieds de soja et (d’un pied de mil, soit de deux pieds
d’arachide et d’un pied de mil. L’inoculation du soja est faite à raison de 10 ml par pied d’une
culture de la souche de Bradyrhizobim japonicum USDA 138 contenant 10’ rhizobiums
ml”. Aucune fumure azotée n’est apportée. Une fumure minérale P, K, S et oligo-élements a
été apportée en quantité suffisante pour satisfaire les besoins des plantes dans ces conditions
de c:ulture da.ns un volume de sol limité. Le sol est marqué à 0,070 % et 0,100 % d’excès
isotopique respectivement pour le sol cultivé en soja et Ile sol cultivé en arachide.
V:I .4 - Essai au charnu
Le but de I”essai au champ :XI mis en place à Tbilmakha (voir la carte du Sénégal
figure 1 page 29) est triple : (a) régénérer le sol par l’amendement, (b) pouvoir assurer ensuite
une procluction satisfaisante (objectif de production : 1 t ha” de grains de mil et de gousses
(d’arachide) avec le minimum d’intrants, (c) intervenir sur (a) et (b) afin d’assurer une production
minimale sous faible pluviométrie fréquente dans cette zone devenue sub-sahélienne suite à
une baisse sensible de la p1uviosit.é (figure 2 page 30).
164
L’essai au champ pluriannuel, déjà décrit par ailleurs (WEY et OBATON 1978, WEY et
a/. 1987, CISSE et VACHAUD 1987 et 1988), a été mis en place par nous-mêmes en 1972 en
vue d’étudier l’influence de certaines techniques culturales (fumure minérale, amendements
calcique et organique) sur l’activité fixatrice de N, et le rendement de l’arachide, en raison
des symptômes inquiétants de chlorose azotée (désignée ainsi par analogie avec la chlorose
ferrique), voire de “nanisme jaune”, en extension, que présente l’arachide dans cette région.
Le dispositif expérimental est de type Blocs avec six répétitions.
Le shéma parcellaire est représenté aux figures 19 Aa et 19 Ab en annexe.
Les différents traitements sont les suivants :
1 - Arachide recevant la fumure minérale (f.m.)
2 - Arachide recevant la chaux + f.m
3 - Arachide recevant le fumier + f.m
Les mêmes traitements sont appliqués aux plantes de référence mil et arachide
“non nod.”
Les traitements chaulage et enfouissement de fumier sont appliqués tous les deux ans
sur la culture arachide, en plus de la fumure minérale vulgarisée appliquée annuellement à
raison de 150 kg ha-’ d’engrais ternaire N P K de formule 8 - 18 - 27 pour l’arachide et 150
kg ha” d’engrais ternaire N P K de formule 14 - 7 - 7 pour le mil. Le chaulage est réalisé à
raison de 600 kg ha” Pans-’ de Ca (OH), et l’apport de fumier est de 10 t ha-’ 2ans” à une
humidité comprise entre 50 et 60 % du poids frais. L’apport d’azote 15 est réalisé aprés huit
années de fonctionnement du système cultural, sous forme de (“NH,),SO, marqué à 4,94 %
à une dose de 14 kg N ha“ sur arachide et 0,78 % à une dose de 77 kg N ha”’ sur les plantes
de référence (mil et arachide “non nod.“).
L’arachide non nodulante est fournie par I’I.C.R.I.S.A.T.*
Le cycle cultural est situé par rapport aux pluies à la figure 8 A en annexe.
V.l.5 - Essai au champ XII
Le but de l’essai au champ XII réalisé à Séfa est d’étudier in situ d’une part
l’alimentation azotée et phosphatée du soja et d’autre part de quantifier la fixation de N,.
165
Le dispositif expérimentai est de type Blocs avec six répétitions.
Chaque parcelle élémentaire (28 rnq est constitu& d’une parcelle de “rendement”
(6,25 m’) et d’une parcelle “‘?l” (1’1,25 m2), elle-même divisée en trois so’us-parcelles (1,5m,
Chac!une) destinées aux trois récoltes effectuées en cours de cycle : la première iiu stade
floraison, la deuxième au stacle relmpllissage des gousses et la troisième au stade maturité
(figure 20 A en annexe). A cet égard, nous considérons que les stades reproductifs Rl et R2
sont basés sur la floraison, R3 et R4 sur le développement des gousses, R5 et Râ sur le
développement des graines, et R7 et R8 sur la maturation (FEHR et a/. 1971).
L.es différents traitements sont les suivants :
1 - Inoculation avec Bradyrhizobium japonicum (souche USDA 138) avec azoi:e starter
a la dose de 17 kg N ha.‘, sans apport de phosphore ;
:! - La même inoculation avec azote starter, avec iapport de phosphore sous forme de
supertriple à la dose de 22 kg P ha.’ ;
3 ~ Fertilisation azotée à la dose de 120 kg N ha’ sans apport cle phospholre ;
4 ~ La même dose d’azote avec apport de phosphore à la dose de 22 kg de P ha-‘.
Le phosphate est apporté en surface puis incorporé superficiellement par un hersage.
‘routes les parcelles élémentaires reçoivent l’engrais potassique sous forme de KCI aux
doses de 60 Kg ha-’ K,O et 30 Kg ha“ K,O appliqués respectivement au semis et au début de
la floraison. L’engrais azoté lest alppliqué sous forme de solution de (“‘NH,),SO, marqué à
4,85% d excés isotopique pour la dose de 17 kg N ha.’ et 0,760 % pour la dose de 120 kg
N ha-‘.
La variété de soja cultivée est la variété 44/A./73. L’inoculum de bradyrhizobium
(souche U.S.D.A. 138) dont le support est la tourbe et qui contient 3.111’ rhizobiums par g,
est appliiqué au semis dans le lit de semence à la dose de 220 g par parelle de 28 m’.
Le cycle cultural du soja est situé par rapport aux pluies à la figure 11 A en annexe.
La distrib’ution pluviométrique! fait apparaitre une période de sécheresse du 10 septembre au
1 octobre, coïncidant avec ta période de remplissage des gousses.
166
V.1.6 - Essai au champ XIII
Le but de l’essai au champ XIII est d’étudier :
(a) l’effet comparé de l’inoculation des graines et du sol et de l’inoculation retardée
du sol, avec deux souches différentes ;
(b) l’effet du fractionnement de l’engrais azoté ;
(c) l’effet d’un engrais à libération lente d’azote : la N-lignine provenant de République
Fédérale d’Allemagne (FLAIG 1970).
L’essai est implanté à Bambey.
Le dispositif expérimental est de type Blocs à six &Pétitions pour les mesures de
rendements de l’arachide et à cinq répétitions pour mesures d’azote dans la plante (mesures
faites sur parcelles azote 15). Le schéma parcellaire est représenté à la figure 18 A en annexe.
Les différents traitements sont les suivants :
1 - Arachide sans azote engrais
2 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ au semis
3 ” Arachide recevant 30 kg N ha-’ au semis
4 - Arachide recevant 30 kg N ha*’ (2 x 15 N) : 15 N au semis + 15 N a 3 semaines
5 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ + inoculation graine avec CB 756
6 ” Arachide recevant 15 kg N ha-’ + inoculation sol avec SU 430
7 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ + innoculation sol avec CB 756 au semis
8 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ + inoculation sol avec SU 430 au semis
9 I Arachide recevant 15 kg N ha-’ t inoculation sol avec CB 756 à 2 semaines
10 - Arachide recevant 15 kg N ha-’ t inoculation du sol SU 430 à 2 semaines
11 - Mil hâtif 90 jours recevant 80 kg N ha-’ au semis
12 - Arachide recevant 15 kg N ha.’ sous forme de N-lignine
Les traitements 5 à 10 sont inoculés. Les souches CB 756 et 430 utilisées sont
d’origine australienne.
L’azote est apporté sous forme d’urée (traitements 2 a 11) et sous forme de N-lignine
sur le traitement 12. L’excés isotopique de l’azote est de 4,04 % pour la dose de 15 kg
N ha-’ apportée sur arachide et 1,04 % pour la dose de 80 kg N ha” apportée sur le mil.
Le phosphore et le potassium sont apportés au semis respectivement sous forme de
supertriple à raison de 100 kg, ha” (4!j P,OJ et sous forme de chlorure à raison de 100 kg
ha-’ (60 &CI).
De ce protocole on peut espérer tirer les deux interprétations suivantes :
(a) relative à l’effet (de la technique, de l’époque et de la souche d’inoculation
(traitements 5, 6, 7, 8, 9 et 10) ;
(b) relative à l’effet dle la dose, du fractionnement et de la forme d’engrais azoté
(traitements 2, 3, 4 et 12) ;
L’interprétation (b) qui ne porte que sur le rendement (tableau 32 A en annexe) ne
figure pas ici. L’ensemble des résultats est cependant presenté pour permettre l’examen du
coefficient de variation, indicateur de la précision de I’es’sai.
La plante de référence, le mil1 permet de déterminer la valeur A.
Le cycle cultural de I”arachide est situé par rapport aux pluies à la figure 10 A
en annexe.
‘1. ‘1.7 - Essai au charraV
Le but de l’essai XIV réalisé à Séfa est de confirmer des résultats obtenus
antérieurernent (GANRY et a/. 1982), à savoir : (a) l’effe’t de la fumure azotée, (b) l’effet de
l’inoculation par Bradyrhizobrh ou par Bradyrhizobium
+ Glomus mosseae (champignon
endomycorhizien), en présence ou absence de phosphate.
L’essai XIV en objet est réalisé dans un sol à faible potentiel dl’infection
endomycorhizienne, le phosphore étant cette fois-ci apporté sous deux formes : supertriple et
tricalcique.
Le dispositif expérimental est de type Blocs “split-plot” avec huit répétiitions. Le
schéma parcellaire est représenté aux figures 21 a, 21 b, 21 c, et 21 d.
Les différents traitements sont les suivants :
. traitements
_
orinciDau :
1 - Absence d’inoculation ; azote engrais - 90 IV (90 N) ;
168
2 - Inoculation avec une souche de bradyrhizobium ineffective (Gl) ;
azote engrais = 90 N (1 - 90 N) ;
3 _ Inoculation avec une souche de bradyrhizobium effective (G3) ;
azote engrais starter = 17 N (R - 17 N);
4 - Double inoculation avec une souche de bradyrhizobium effective (G3)
et Glomus mosseae ; azote engrais starter = 17 N (RM - 17 N) ;
1 et 2 constituent les traitements de référence “non nod.” ; le traitement 1 se justifie par
l’absence de Bradyrhizobium japonicum dans le sol ;
. traitements secondaires :
A - Sans phosphate (OP) ;
B - Avec phosphate supertriple = 22 kg P ha.’ (Super) ;
C - Avec phosphate naturel = 22 kg P ha-’ (P-naturel).
La fumure minérale apportée est identique à celle de l’essai XII. L’azote est apporté
sous forme de (“NH,),SO, marqué à 4,73 % à la dose de 17,2 kg N ha”, et marqué à 1,Ol %
à la dose 90,O kg N ha.’ apportée sur soja de référence “non nod”.
La variété de soja cultivée est la variété 26/72. Son cycle cultural est situé par rapport
aux pluies à la figure 13 A en annexe.
.ïMmLcc---
----__
t-s,
170
V.2 - C;HOIX VARIETAL
Essai au champ VIII
172
NUTMAN (1965) fait remonter les premiers travaux concernant l’effet variétal sur
l’efficacité de la fixation symbiotique de N, à 1948. Cet effet est signalé chez plusieurs
espèces de légumineuses par DOMMERGUES et MANGENOT (1970) mais ces auteurs
reconnaissent que les spécialistes de génétique végétale ne tiennent pas assez compte de
l’efficacité symbiotique lors de la sélection des différentes variétés de légumineuses et qu’il
y a là un domaine qu’il convient d’explorer d’avantage
L’application de la méthode isotopique au choix variétal des légumineuses in situ est
relativement récente. Elle permet d’identifier des systèmes fixateurs de N, hautement
performants ou, à l’inverse, de repérer des systèmes fixateurs médiocres risquant de produire
au détriment de la fertilité azotée du sol. Voici quelques exemples concernant le soja tirés de
la littérature, qui peuvent montrer l’impact agronomique de cette technique. LIN (1983) en
Chine (Taiwan) étudie sept variétés sur le critère fixation de N, : il met en évidence trois
résultats : (a) un net effet variétal, (b) pas d’effet inhibiteur de l’azote engrais appliqué à
30 kg N ha-‘, (c) aucune relation entre le rendement et le % NdfFix. COALE et a/. (1985) aux
U.S.A. étudiant trois variétés, montrent que la différenciation entre variétés n’apparait qu’à la
maturité physiologique pour la matière sèche, le N total et le NdfFix mais que le % NdfFix
reste inchangé ; en revanche, cet auteur montre que le précédent cultural affecte grandement
le % NdfFix qui est de 65 % aprés soja et seulement de 32 % aprés luzerne. En Grèce,
DOUKA et a/ (1986) montre (a) que l’effet “souche bradyrhizobium x variété” est prédominant
et qu’un tel système fixateur bien sélectionné peut fixer jusqu’à 200 kg N ha-‘, (b) que la dose
d’azote engrais n’a pas d’effet.
Notre étude (essai au champ VIII en objet) est fondée sur les indices “économie de
l’azote” et “maintien de la fertilité azoté” que nous avons définis au paragraphe 111.2.3.2
page 68.
De toutes les légumineuses annuelles, le soja a la plus forte productivité protidique
et l’indice de rendement le plus élevé. Basé sur le N total, il est d’environ 80 % contre 60 %
pour l’arachide, mais aux prix d’une absorption importante d’azote dont au moins 25 %
provient du sol et 2 ou 3 % de l’azote engrais starter. II est donc nécessaire de rechercher
les variétés les plus économes de l’azote du sol ou en d’autres termes celles qui par unité
d’azote sol absorbée auront le plus grand N total.
L’application de la méthode de la valeur A décrite au paragraphe 111.2.4 nécessite le
choix de la plante de référence ; à cet égard, rappelons les quatre traitements appliqués dans
l’essai VIII : un soja nodulant non inoculé est comparé à un soja non nodulant à deux niveaux
d’azote : 20 N et 100 N.
Le soja non nodulant présentant la plus faible waleur A a été retenu (tableau 17 A
et ‘18 A en annexe).
Les résultats du tableau 21 permettent de classer les différentes variétés étudiées :
- !sur l’indice “économie de l’azote” calculé d’apres l’équation 21 page 69, c’est-à-dire
l’aptitude de la variété à produire des protides en utilisant le minimum d’azot,e minéral
(essentielllement d’azote sol); les varietés les plus économes se classent de la façon suivante:
---
---
---
l
493 < Jupiter < 44/h/73 C 22172 < 26172 avec 20 N engrais 1
l
4,‘73 < J u p i t e r < 44/h/73 = 22172 = 26/72 ave(Y 100 N engrais )
. sur l’indice “maintien de la fertilité azotée” calculé d’aprés I’équa.tion 22 page 69. les
variétés pouvant enrichir le sol en azote sont 26/72 et ;!:2/72, mais en présence d’une forte
dose d’azote engrais seule la variété 26/72 apporte au sol, en N, fixé, l’équivalent de ce
qu’elle exporte en azote sol et azote engrais.
En plus de ses qualités morphologiques et agronomiques connues, la variété S.R.A. -
f.R.A.T. 26/72 présente donc urne bonne aptitude à économiser l’azote du sol (c’est sans doute
parce que cette variété est relativement plus tolérante à I’aizote minéral que les autres variétés)
et peut enrichir le sol en azote à condition de restituer ses pailles.
Ce classement opéré en présence d’une fumure azotée minérale permet de confirmer
f’aptitude de la variété 26/72 à fixer N, en présence d’azote minéral ; mais, dans la pratique,
une telle fumure serait irréaliste.
Cependant cette étude de choix variétal ayant été réalisée en conditions hydriques
optimales, celles de l’année 1981, elle gagnerait à être reproduite en clonditions cle déficit
hydrlque afin de pouvoir vérifier la validité des classements ci-dessus.
Dans une agriculture où le choix variétal ne serait pas possible, l’agriculteur pour
éviter un déficit du bilan azoté devra faire appel à u~n rhizobiologiste qui cherchera à
augmenter le <ib NdfFix de la Va[riété cultivée jusqu’à la valeur de l’indice de rendement (harvest
index) calcule sur la base de N total, à savoir :
doit tendre vers
N total grain
$ NtlfFix -
- > - -
-
N total plante entière
afin que la restitution des pailles puisse équilibrer le bilan azoté.
174
Tableau 21 : Economie de l'azote et maintien de la fertilité azotée de
cinq variétés de soja en presence de 20 N \\Starter) et 100 N.
l
Economie de l'azote
1 Maintien de la fertilité azotée
1
I
NdfS + NdfF
I
11
x 100
N total paille - (Ndfs + NdfF) Kg ha- ,
I
VARIETES
N total plante
I
I
I
------A
I
I
l
20 N
100 N 1
2 0 N
1
100 N
I
I
I
I
I
I
i
i
1
IISRA-IRAT 44/A/731 24,4
(0.79)
24,4
I
- 5,2
I
- 4,lO
I
I
I
I
I
I ISRA-IRAT 4/73
I 26,9
(0.85)
37,4
I
- 9,5
/
-17,l
I
I
I
~I~RA-*RAT 22/72 / i9,5
(0.79)
2496
I
+ 2,7
I
- 7,l
l
I
I
I
IISRA-IKAT 26/72 j 14,4
( 0 . 8 3 ) ) 24,l 1
+ 4,0
- 0,8
I
I
l
I
I
(JUPI'TER
I 2590
(0,83)1 2797 l
- l l , o
-14,5
l
l
Id
l-
I
I
Ce tableau résulte des tableaux 15A à 1YA en annexe comprenant l'interpréta-
tion statistique.
Entre parenthèses : indice de rendement
176
V.3 - CONTRAINTES DU MILXEU
V.31 C:ontrainte chimique
V.3#.2 Contrainte biologique
V.3.3 Contrainte climatique
178
Contrairement à une option largement répandue, I,a fixation symbiotique de N, (%
NdfFix) pour une plante donnée, dans une situation donnée, varie considérablement. En zone
semi-aride, certains facteurs jouent un raie majeur : ce sont la présence de souches effectives
et spécifiques de rhizobiums, la quantité d’azote sol minéralisable et la réserve en eau utile
du sol. Secondairement, citons les facteurs : variétal, teneur en phosphore assimilable et
fertilité des sols. Ces facteurs limitants ou contraintes peuvent affecter la quantité de N, fixée
(NdfFix) de trois façons :
a) la contrainte affecte à la fois le % NdFix et le rendement ;
b) la contrainte affecte le % NdfFix et dans une moindre mesure le rendement ;
c) Ya contrainte affecte seulement le rendement.
Nous allons montrer à travers quelques exemples concernant le soja et/ou l’arachide
comment la méthode isotopique permet de juger des effets d’une variété, d’une technique ou
d’une contrainte du milieu sur le critère du NdfFix et du NdfS de la légumineuse.
V.3.1. Contraintes chimiaueg
v.3.1.1. - Problème de l’azote minéral du sol
II est bien établi que les nitrates et dans une moindre mesure l’azote ammoniacal,
retardent et diminuent la nodulation et la fixation de N, (DIX.ON 1969 et DART 1974). Mais
d’un autre côté leur présence est nécessaire pour alimenter la Iégumineuse durant la période
végétative précédant la mise en place du système fixateur qui ne fonctionne pas avant 30 à
40 jours chez l’arachide et le soja (WEY 1974). A notre connaissance, trois approches existent
et pourraient conduire à une solution : (1) découvrir des sytemes fixateurs non inhibés par
l’azote minéral, (II) apporter des engrais azotés, soit compatibles (c’est à dire n’inhibant pas
la fixation de NJ, soit minéraux mais dans ce dernier cas trés judicieusement appliqués, (Ill)
pratiquer la culture associée céréale-légumineuse. L’approche (1) vient d’être évoquée au
paragraphe V.2.
Nous nous proposons maintenant d’étudier les approches (II) et (III).
V.3.1.1.1 - Faut il auamenter l’azote minéral en aDoortant des engrais azotés?
(Essais IX)
D’aprés les conclusions d’un colloque tenu à Vienne en 1973 (GANRY 1974),
conclusions fondées essentiellement sur les travaux de DART (PATE and DART 1961 ; DART
and WILDON 1970 ; DART 1974), deux phases importantes dans la nodulation étaient
distinguées :
- periode initiale de forrnation des nodosités pendant laquelle les nitrates ont un effet
inhibiteur tres net, phénomène qui serait alors agissant surtout en sol sableux tropicaux en
raison du pic de nitrification (P(aragraphe 1.1.2.3 page 35);
- période secondaire, environ une semaine plus tarcl, pendant laquelle un autre groupe
de nodosités se forme. Les nitrates sont beaucoup moins inhibiteurs dans cette période ; ils
auraient même un effet stimulant pour un niveau de l’ordre de 10 ppm à 20 ppm.
Ces raisons ont préva,lu dans la mise en place de l’essai IX en objet étudiant la
réponse de l’arachide à des doses croissantes d’azote engrais.
De prime abord, l’étude de la réponse d’une légumineuse à l’engrais azoté peut
paraltre inopportune et contraire à notre objectif. II s’agit pourtant du même objectif “économie
de l’azote” que nous poursuivons, j,ustifié par les hypotheses suivantes, découlant des
mécanismes ci-dessus analysés :
- en début de cycle, l’apport d’azote engrais ra.pidement nitrifie (BLONDEL 1971),
inhiberait fa fixation de N,, d’autant plia fortement que la dose d’azote serait élevée, en même
temps qu’il accroîtrait le systiime racinaire ;
.’ lorsque la deuxième vague de nodulation intervient, le nombre de sites d’infection
possibles permettant aux nodosités de se former. devrait être supérieur là où le systeme
racinaire s’est mieux développé, en particulier on devrait enregistrer un eifet positif de l’azote
engrais starter. Par contre, aux fortes doses, l’azote engrais aurait vraisemblablement une
action dépressive sur l’activité1 des nodosités de la deuxiéme vague en raison de sa rémanente
dans le sol ; il serait donc sans intérêt agronomique. Mais cette dose é!tevée présente pour
nous un autre intérêt, méthodologique, car elle donnât3 un point utile dans l’expression
graphique des courbes de réponse.
Les résultats sont présentés aux figures 25 et 26.
Le N total de l’arachide ne varie pas significativement en fonction des doses d’azote
engrais : tout au plus apparaît-il une tendance de réponse parabolique avec maximum à
30 N correspondant à + 15 kg N total ha-‘. Le NdfF et, en conséquence, le CRU, sont corrélés
positivement aux doses d’engrais (figure 25) ; en revanche, corrélativement, on observe une
diminution expotentielle de la fixation de N, (NdfFix) quantifiable graphiquement (figure 26)
et un accroissement du NdfS qui passe de 65 kg N-sol ha’ à 84 kg N-sol ha-’ lorsque la dose
d’azote engrais starter apportée passe de 15 à 60 N.
1 8 0
J - plante kg ha-t
N total
cl
0
-
120
100
80
NdfS
60
40
NdfFiX
y2 = 85.31 e- o,o34X+ 13,64
\\
r = 0,988 k~pp~n de amih~l~n)
20
A ,
I
15
30
60
N - engrais apporté kg ha-l
. .
CI-O Ntotal=NdfS+NdfF+NdfFix
A-A NdfS:
+-+ NdfFix
o-0 NdfF
Figure 25 : Influence de la fuure acotée sur le N total, NdfS, HdfF et NdfFix d’une culture
d’arachide. Ba&ey, essai IX.
181
Y-plante kg ha’
N total
/
-----d
-?c
100
NdfS
50
50
N - engrais kg ha-t
Figure 26 : IOriqine de l’azote absorbé par une culture d’arachide. Barbey, essai IX.
182
Sur arachide, en Inde, en trois points d’essai, SUBBA RAO (1976) observe un effet
dépressif sur le rendement de l’engrais azoté starter même à des doses allant de 10 à 20 kg
N ha-‘.
Sur soja, en revanche, il semble que l’effet de l’engrais azoté sur le rendement et la
fixation de N, soit fortement dépendant de la variété, ce que nous montrons dans l’essai VIII
aux tableaux 15 A et 19 A en annexe et que confirment RENNIE et a/. (1982) et DOUKA
(1986).
Nous pouvons conclure que le soja, présentant une réponse croissante à l’azote, la
dose optimale, c’est-a-dire la dose à partir de laquelle apparaît l’inhibition de la fixation de
N,, varie d’une variété à l’autre ; chez l’arachide, nos résultats nous amènent à déconseiller
la fumure azotée starter dont l’effet sur le rendement semble se produire au détriment des
réserves d’azote du sol, et qui n’améliore pas l’économie de l’azote dans le système cultural.
V.3.1 .1.2 - Faut-il réduire l’azote minéral en oratiauant la
çulture associée Iéaumineuse-céréale ?
(Essai en lysimètre X)
Nos connaissances sur la fixation symbiotique de N, des légumineuses en culture
pure, en particulier l’effet des facteurs environnementaux sur cette fixation, ont beaucoup
progressé ces deux dernières décennies. En culture associée, ce sont principalement les
légumineuses fourragères et de prairie qui ont fait l’objet d’études sur la fixation de N,.
HENZELL et VALLIS (1977) citant plusieurs auteurs estiment que la proportion d’azote de
la légumineuse dérivée de la fixation de N, (% NdfFix) est augmentée en culture
associée légumineuse x graminée et peut atteindre jusqu’à 80 - 90 % ou plus parce
que la graminée utilise la majorité de l’azote sol disponible . Plus récemment FARIS et
TA (1985) ont observé des transferts d’azote de Medicago satiwa à Phleum pratense en
culture associée permettant un accroissement de rendement en N total de Phleum pratense
de + 25 %. En revanche peu d’études ont été entreprises, en zone tropicale semi-aride, sur
la fixation de N, des légumineuses annuelles en culture associées, alors que par ailleurs les
aspects agronomiques, physiologiques, protection des plantes et système d’exploitation, ont
été et sont étudiés de façon approfondie par I’ICRISAT*.
183
90
Rendement rklatif en N total de la légumineuse
(1) L’tfquation y = ---&s
est empruntée A :HENZELL et VALLIS (1977)
pour laquelle nous avons calculé graphiquement le paramètre a
- - - - - -
-BP
- - -
Figure :!7 : Absorption relative d’azote 15 par la légurineuse cultivée avec le uil. -y,, essai
1ysiWre X. Soja 1 : non inoculk, Soja 2 : inoculk.
184
Tableau 22 : Valeurs de N total plante en mg N lysimétre'l, de l'exc&s isotopique (%)
r!t du % NdfFix, pour le soja et l'arachide en culture pure ou associée. Essai
en lysimbtre X.
N total
Exces isotopique
% NdfFix
mg lysimetre'l
%
-
Pure
Associée
Pure
Associée
Pure
Associée
-
-
-
-
Sojal'l)
4164
5588
0.025
0.016
86
9 1
Soja*(l)
8282
7230
0.025
0.008
86
9 5
Arachide(*)
3681
2728
0.064 CI.026
76
90
cv x
17.0
11.8
ppds (P = 0,051
1330
0,005
m
- -
Ce tableau résulte du tableau 22 A en annexe.
(1) 4 pieds de soja
(2) 2 pieds d'arachide
1 8.5
Tableau 23 : Valeur
oe
1: total plante en mg1 N lysimètreSl, de l'excès isotopique (YO'
-
-
-
pour le mil en culture pure ou associee. Essai en lysimètre 1.
-e---e-
-c
--
---
N total
Excès isotopique
mg lysimètre'l
%
-
-
-
-
-
Pure
Associée
Pure
Associée
<-
--y
Mil (pur) et
530(l)
*17i3)
0.174
0.195
Mill [associé)
!lil (3ur) et
530(l)
1.50( 3'
0.174
0.158
Mil2 (associé)
1; 3)
Mil (pur) et
290t2)
336
0.253
0.272
Mil3 (associé)
-
-
-
-
-
-
- - -
c v %
23.8
7.5
ppds (P = 0,051- - - -
120-
-
-
0,019
-mm
Ce tableau rksulte du tableau 22A en annexe.
(1) 4 pieds de mil
(2) 2 pi'eds de mil
(3) i pied de mil
186
Cette étude n’a pas la prétention de combler une lacune. Elle consiste en une
expérience exploratoire conduite en lysimètre (essai X) fondée sur l’hypothèse selon laquelle
le facteur “demande en azote” régit la fixation de N, ; en d’autres termes, s’il existe une
“pompe” à azote minéral dans le système sol-légumineuse, (le mil en l’occurrence), la
légumineuse va-t-elle accroître sa fixation ? Quel rendement en résultera-t-il ?
La méthode de la dilution isotopique, appliquée au sol marqué avec azote 15, permet
le calcul de la fixation de N, selon la méthodologie développée au paragraphe 111.2.2.2
page 66.
Les résultats sont présentés aux tableaux 22 et 23.
On observe que la culture mixte diminue significativement I’excés isotopique du soja
et de l’arachide mais ne modifie pas significativement I’excés isotopique du mil (hormis
l’augmentation enregistrée pour le mil 1, difficilement explicable).
Utilisant le même mode de représentation graphique que HENZELL et VALLIS (1977)
l’ordonnée y représentant l’absorption relative d’azote 15 et l’abscisse x le rendement relatif
de la légumineuse exprimé en N total, nous montrons, en accord avec ces auteurs, que la
légumineuse est moins compétitive pour l’azote minéral que la céréale ce que traduit l’écart
entre la droite y = x et la courbe de la forme :
100 x
Y=
(figure 27)
x + a (100 - x)
Evalué graphiquement dans le cas de la culture associée mil-légumineuse en sol dior,
le paramètre “a” serait en moyenne de 95 ce qui conduit respectivement pour l’arachide, le
soja 1 et le soja 2, à des valeurs de y calculées de 46, 71 et 84, qui sont proches des valeurs
mesurées de 48, 68 et 82.
Par extrapolation, ceci signifie que dans une culture associée légumineuse (soja ou
arachide) x mil, où la légumineuse produirait 50 % de N total, celle-ci n’utiliserait que 10 %
de l’azote minéral absorbé en totalité par la légumineuse + la céréale.
De plus, nos résultats confirment l’effet “N-sparing” énoncé par VALLIS et a/. (1967)
effet de substitution d’une légumineuse à une non-légumineuse ,* “when legumes are substituted
for non-legumes on a soil where the N supply is limiting, the remaining non-legumes are able
to take up more minera1 N per plant than they would in a pure stand of non-legumes”.
--- ___-. .___-. _ __.--. _,I-. ...p.. .
187
Tableau 24
: Evaluation par lysimètre de la culture associéé')sur
l'in-
- - -
dite "économie de l'azote" défini au paragraphe 111.2.3.2.
N minéral absorbé
(2:)
-
-
N total plante produit---
Culture pure
Culture associée
Cie! légumineuse
légumineuse x mil
--w-v
501 + 217
Soja I
-- 583 = O:,ï4
- = 0,12
4164
5588 + 217
:Soja
2
LE
= Cl,14
289 + 150 = 0 ' "6
8282
7230 + 3.50
Arachide
%&-
= D,25
273 •t 336- = o ' 2.
3138 1
2728 + 336
-.-.-L--
---
(11 Dans l'essai en objet,un lysimètre représente un système sol-plante qui
contient en culture pure 4 légumineuses (soja ou arachidej et en
culture associée 4 1égumAneuses (les mêmes) + 1 céréale (mil!,,
(2) L'essai 1 ne recevant pas d'engrais azoté,
N minéraT absorbé
=
NdfS
ifiota plante produit
NdfS + NmdfFix
1 8 8
L’explication de cet effet “N Sparing” adaptée à notre expérience est la suivante : la culture
associée étant composée de n plantes : (n-l) légumineuses t 1 mil, le N total du mil ayant
pour valeur z, l’effet “N-sparing” se produira si la culture pure de mil composée de n pieds
de mil absorbe moins de n.z N total lysimètre”. Dans l’essai X en objet, pour mil 1,
mil 2 et mil 3, les valeurs de n.z sont respectivement de : 1085 mg, 750 mg et 1008 mg ; ces
valeurs (calculées) sont nettement au-dessus des valeurs (mesurées) atteintes par la culture
pure du mil : de 530 mg pour quatre pieds de mil (mil 1 et 2) et 290 mg pour deux pieds de
mil (mil 3).
Ces valeurs auraient atteint au plus :
290 x 5
= 725 mg avec cinq pieds de mil
n
et
290 x 3
= 435 mg avec trois pieds de mil.
2
On peut donc conclure qu’en condition de fourniture d’azote sol limitante, comme c’est le cas
dans cet essai, la culture associée légumineuse x mil induit l’effet “N-sparing” (économie
d’azote) évoqué ci-dessus. Cet effet économie de l’azote est confirmé par les résultats du
tableau 24. Pour étayer cet effet, nous citons les travaux de BURTON et a/. (1983) qui
montrent que des variétés non nodulantes de soja ont un rendement en N total supérieur
lorsqu’elles sont cultivées avec des variétés de soja nodulantes fixatrices.
Le soja en culture mixte a fixé 95 % de son azote contre 85 % en culture pure.
L’arachide a fixé 90 % en culture associée contre 75 % en culture pure.
En ce qui concerne les transferts d’azote de la légumineuse à la graminée, infirmés
par la non diminution de l’excès isotopique du mil, HENZELL et VALLIS (1977) estiment que
ceux-ci ne sont généralement pas quantitativement significatifs à moins que la graminée puisse
profiter de la minéralisation des tissus végétaux morts provenant de la légumineuse.
Les conclusions de cette première expérience fondées sur les indices “économie de
l’azote” ou “N-sparing” de VALLIS (1967) sont positives ; en particulier la culture associée
accro?t l’activité fixatrice de N, du soja et de l’arachide comparativement à la culture
pure. Elles confirment notre hypothèse de travail selon laquelle, le mil associé, absorbant
l’azote minéral, “obligerait” la légumineuse, à fixer plus afin que sa demande en azote soit
satisfaite.
‘V.,3.1.2 - Amélioration de la fertilité Dar l’amendement calcioue et oroanioyci
(Essai Xl)
IPlusieurs auteurs, BOUHOT (1968), BLONDEL (1:971), PIERI (1976), GANRY (1977)
RICHOT et a/. (1981) et WEY et a/. (1987), ont montré que dans les SOI:S sableux dégradés,
la fumure rninérale ne suffit pas pour maintenir la fertilité du sol ; au Contr(aire, son application
unique cohduit progressivement à une régression sensible de la fertilité ainsi que probablement
de l’activité biologique du soll. Déjà en 1956, à propos des engrais mineraux apportés sans
discernement, BOUFFIL parlait de “lpoison du sol”. L’extériorisation de ce phénomène :se traduit
en premier lieu par le jaunissement de l’arachide (“tâche jaune”) et à un st’ade plus avancé par
un “nanisme jaune”. Les auteurs ci-dessus cités ont montré que cette Ichlorose azotée est
causée par une réduction notoire de la fixation de N, de l’arachide et de la réserve en azote
du sol. b.ors de la mise en place du dispositif expérimental pluriannuel qui a servi de support
à l’essai Xl, C:ette chlorose azotée se manisfestait par des tâches jaunes, sans distinction de
traitements, sur l’ensemble de! l’aire expérimentale.
L’interprétation des résultats de l’essai Xl nécessit:e le choix de la plante de référence;
à cet égard, rappelons les t:rois traitements appliqués : une arachide non nodulante est
comparée à un mil au niveau de trois traitements : (a) témoin, (b) + chaux, (c) + fumier.
Les valeurs A obtenues (tableau 25) montrent des différences entre le mil et l’arachide,
marquées ipour (a) et (b), mais peu marquées pour (c). L’explication réside vraisemblablement
dans la profondeur du front d’humectation : (1) supérieure à 2 m dans le cas des deux
premiers traitements, ayant entrai’né un enracinement plus profond pour le mil que pour
l’arachide, (il) limitée à 80 cm pour le traitement “fumier”, I’enracinelment du mil et de
[‘arachide (ayant donc été contenu dans cet horizon (CISSE et VACHAUD 1988).
L’arachide non nodulante est la plante de référence retenue.
Les résultats sont presentes au tableau 26.
En1 absence d’amendements, le % NdfFix est de 67 %, donc relativement élevé eu
Agard à I’ettat de dégradation avancé du sol ; en revanche, cette fixation est quantitativement
très faible (1 II kg N ha-‘). La faible capacité du sol à fournir de l’azote (NdfS), d’environ 4 kg
N ha“ (I’ar,achide non nodulante a absorbé 22 kg N ha-’ dont 15 kg proviennent du sol et
7 kg de l’engrais azoté) expliique ce plafonnement de N total à 16 kg N ha.‘, et permet de
comprendre qu’une capacité fixatrice faible puisse entraiiner un % NdfFix relativement élevé
(un NdfFix de 6 kg N ha-‘, lai moitié de celui mesuré, donnerait un % NdfFix encore assez
élevé de 60 (16).
Tableau25 : Effet des amendements calcique et organique sur la valeur A et sur l'azote fourni par l'engrais et par le sol
à deux plantes non fixatrices de N2 (mil variété 3/4 ex-bornu et arachide non nodulante).Thilmakha, essai Xi.
N tota'i
NdfF
NdfS
Valeur A
Traitement
%
kg 14 ha-1
kg N ha-l
~-
Mi 1
Arachide
Mi 1
Arachide
Mi 1
Arachide
Mil
Arachide Mil
Arachide
non nod.
non nod.
non nod.
non nod.
non nod.
Témoin (aj
27.7 a
22.3 a
44.8 a
65.5 a
12.4 a
14.6 a
15.3 a
7.7 a
95
40
+ chaux (b)
37.6 b
46.5 b
37.5 b
57.3 b
i4.1 a
26.7 b
23.5 b
19.9 b
12s
57
a0
+ fumier (c)
53.5 c
56.7 b
30.8 b
33.0 c
16.5 a
18.7 a
37.0 c
38.0 c
172
156
C.V. %
20
21
27
12
29
28
28
23
Les valeurs affectées d'une même lettre ne diffèrent pas significativement au test de Newman et Keuls.
Dose N-engrais = 76,8 kg N ha-l
E % = 0,780.
Ce tableau résulte du tableau 23 A en annexe.
Tahloatt 33..
. ..” I..“” L”.
Sources d'azote (exprimées en pourcentage de !'!!total plante ou en kg ha-!\\) dans l'arachide variété 55-437
----2
-fhi:m?ikhâ, t!bbdl xi.
NdfF
NdfFix
NdfS
N total
kg N ha-1
TF-ai bernent
%
kg N ha-1
%
kg ha-i
%
kg ha-1
Témo i n
6,73 c
i,OY a
66,7 a
*: .-
iO,ü a
Lb,6
16,2
+ chaux
3,57 b
1,69 b
81,6 c
36,7 b
45,0
f fumier
2,13 a
1,82 b
74,0 b
63,l c
23,Y
20,4
85,3
C.V. %
20,7
17 R
:-
Les ValeUrS affectées d'une même lettre ne diffèrent pas significativement
au test de Newman et Keuls
Dose N-engrais = 13,9 kg N ha-l
E % = 4,94.
,
Ce tableau résulte du tableau 23 A en.annexe.
192
Azote total du sol
Fumier : + 45 a + 65 kg N ha-’ 2 ans-’
Chaux : + 20 kg N ha-’ 2 ans-’
(6)
(l), (2), (3), (4). (5) et (6) sont explicités à l’annexe 36 A
Lacontribution de lachaux et du fumier 6 l’azote totàl du sol est calculée su.~
la base des donnees de fixation de Nz de l’essai Xl en 1983 donc apr+.s
onze ans de fonctionnement du sys&me cultural.
Figure 28 : Scbha d’interprétation des effets de la chaux et du fumier (respectivement 0,6 et 10 t
ha” 2 ans-‘) sur la rf5ghbration de la fertilité azotée du sol. Thilmkba, essai au
champ XI.
193
En présence du fumier, le % NdfFix est accru si’gnificativement quoique faiblement :
il passe de 6’7 % à 74 % ; le NdfFix élgalement est accru mais dans une proportion beaucoup
plus élev& : il passe de 11 iii 63 kg N ha’. Le NdfS est de 20 kg N-sol ha-’ pour ll’arachide
nodulante et 38 kg N-sol ha” pour l’arachide non nodula.nte (tableaux 25 et 26).
Les effets de l’amendement calcique, vont dans le même sens que ceux de
I’amendernent organique ce qu’exprime le schéma de la figure 28. Les C#ommentaires relatifs
aux difféwnts compartiments de cette figure, dans l’ordre de leur numérotation, sont données
à l’annexe 36 A.
On admet que l’azote total1 du sol est constitué du pool d’azote qui participe au cycle
intelrne de l’azote et d’un pool inerte constitué d’azote humique biologiqulement trés stable en
marge dlJ cycle de l’azote (JANSSON 1963 cité par DOMMERGUES et MANGENOT 1970). Dans
l’essai X.1 en objet, cet azote total dans l’horizon 0 - 40 cm est 600 kg N ha-’ pour les
traitements témoin et chaulage et 7510 kg N ha.’ pour le traitement fumier (tableau 36 A en
annexe). Pour ces mêmes trai,tements, le pool d’azote mobilisable estimé conventionnellement
par la valeur A obtenue sous mil ((tableau 25) est respectivement de 95, 128 et 1712 kg
N ha“ équivalent sulfate. Par différenc.e, on peut estimer un stock d’humus très stabl,e de 505,
472 et 576 kg N ha” respectivement pour les mêmes traitements témoin, chaulage let fumier.
Ces résultats suggérent que la fixation de N, (NFix) due ÈI la chaux n’alimenterait que le cycle
interne de l’azote et non l’azote humique stable qui a même tendance à diminuer ; seul le
fumier alimente ce dernier.
En conclusion, malgr(5 une faible pluviosité, la capacité fixatricce de l’arachide est
netitement accrue par l’amendement organique (fumier) et dans une moindre mesure par
l’amendement calcique. La contributilon du fumier à l’enrichissement de l’azote total du sol
est au moins deux fois supérieure à celle de la chaux, celle-ci étant éva’luée à 10 kg N ha“
an”. Ces amendements accroissent le pool d’azote mobilisable du sol (valeur A) avec
cependant une nette supérioriité du fumier, et seul ce dernier accroÎt le pool d’azote humique
biologiquement stable. On comprend dès lors que la chaux soit apte à maintenir la
productivité d’un sol non dégradé1 en culture continue, avec cependant une tendance à
la baisse de la teneur en matière organique du sol perceptible à long terme (NICOU et
CHOPAFIT 1989, non publié), mais qu’elle soit insuffisante pour régénérer un sol dkgradé.
Actuellement, le phénomène de jaunissement a totalement disparu sur les parcelles
amendées par la chaux et/ou le fumier, alors qu’il s”est propagé largement sur les autres
parcelles (WEY et a/. 1987). C,et
effet favorable de la chaux, dont nous venons d’appréhender
les limites, avait déjà été bien montré, il y a quelque 50 ans par SAGOT (1934) qui écrivait:
“II est particulièrement à retenir : (a) que les amendements calcaires permettent à l’a,rachide
de disposer des apports d’engrais mis à sa disposition ; que la chaux dc’nne à l’arachide une
194
résistance remarquable à la sécheresse, (b) que la chaux donne sur le mil et l’arachide des
plus-values notables de rendement et permet à l’arachide une maturation plus parfaite de ses
fruits”.
V.3.1.3. Amélioration de la fertilité par le phosphata%
(Essais au champ XII et XIV)
L’acide phosphorique est généralement considéré comme facteur essentiel
d’amélioration des terres arables tropicales. Ce fait est particulièrement vrai pour les sols
sableux du sud du Sénégal pour lesquels, dès 1950, les agronomes Préc#onisaient pour les
régions du Rip et de la Casamance, des formules plus riches en P,O5 - et moins riches en
K,O - que pour les autres zones. La fumure phosphatée du soja, culture d’introduction récente
dont l’extension géographique est limitée à la zone méridionale du Sénégal, revêt donc un
intérêt primordial.
Au nord-Nigéria dans des zones édaphiques et climatiques semblables, d’importantes
augmentations de rendement du soja ont été mises en évidence par apport de phosphate
jusqu’à 17 kg P ha” (GOLDSWORTHY et HEATHCOTE 1964). Mais en plus du rendement, notre
objectif est l’accroissement de la symbiose fixatrice de N,. A ce sujet, des travaux antérieurs
menés sur le soja ont montré que les besoins en phosphore pour une nodulation et pour une
une fixation N, optimales sont supérieures aux besoins optimaux de la plante hôte (DE MOOY
et a/. 1973). Nous nous proposons de montrer s’il en est de même dans les conditions
écologiques du Sud-Sénégal.
Le rendement, le N total et la fixation de N, sont évaluées quantitativement à partir
des deux essais au champ XII et XIV dont les résultats sont présentés aux tableaux 25 A et
26 A en annexe pour l’essai XII et au tableau 34 A en annexe pour l’essai XIV. Contrairement
à l’essai XIV, l’essai XII est affecté par une sécheresse post-floraison.
Dans l’essai XIV, le rendement, le N total et le NdfFix (mais pas le % NdfFix) sont
sensiblement accrus par l’apport de phosphate ; mêmes observations dans l’essai XII hormis
pour le NdfFix qui décroit significativement. Pour expliquer ce phénomène, l’hypothèse
invoquée est le déficit hydrique à la période post-floraison, lequel, s’il ne diminue que peu le
rendement et le N total, réduit fortement la fixation de N,. La probabilité de ce déficit hydrique
caractérisé par son intensité et sa période, est relativement grande, ce qu’ijlustre la figure 4
page 32. De plus la fertilisation phosphatée en surface, induisant un enracinement superficiel
par ailleurs observé par GANRY et WEY (1974) et CHOPART (1975 et 1984) préjudiciable à
l’économie de l’eau en période sèche, peut se révéler pire que l’absence de technique. Nous
avons tenté d’exprimer ce processus dans les deux schémas de la figure 29.
1 9 5
----_
---
----
FUMURE P I I O S P I H A T E E : E N S U R F A C E
Effet nulrilion phosphatt
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Figure 29 : Schéma d’interprétation des effets de la fume phosphatée en surface ou de la non fume
phosphatbe (l’une évaMe par rapport à l’autre) , sur l’efficacité syrbiotique d’un soja
affecté ou non par une sécheresse post-floraison. Séfa, essais au eharp XII et XIV.
196
Appréciée en terme de risque sur le critère de l’économie de l’azote sol exporté, la
technique de fertilisation phosphatée en surface est à déconseiller, l’incorporation en
profondeur dans le sol du phosphate devant être vivement recommandée. Nous verrons au
paragraphe V.3.2.4 page 198 qu’une inoculation par un champignon mycorhizien peut accroître
sensiblement I’eff icacité de cet engrais.
V.3.2. Contraintes bioloaiqu
Parmi les micro-organismes impliqués dans la fixation symbiotique de N, des
légumineuses, il y a bien évidemment les bradyrhizobiums, partenaires obligatoires dans la
symbiose. Mais aussi, nous avons fait l’hypothèse que dans les conditions édaphiques des sols
pauvres étudiés, les champignons mycrorhiziens endotrophes vésicule-arbusculaires (VAM)
pouvaient jouer un rôle important (DOMMERGUES 1977).
L’intervention sur la biomasse rhizobiale du sol peut être réalisée pour trois raisons:
a - les sols n’ont pas de rhizobiums : l’inoculation est alors nécessaire dans ces sols
dépourvus de rhizobiums spécifiques (cas du soja au Sénégal traité dans les essais VIII, XII
et XIV) ;
b - les sols sont défavorables à la nodulation et à la fixation de N, bien que possédant
encore des rhizobiums : on doit y remédier afin d’éviter le dépérissement des cultures de
légumineuses (cas du dépérissement de l’arachide au Sénégal traité dans l’essai Xl) ;
c - les sols sont bien pourvus en rhizobiums ; dans ces sols à activité normale, on
peut théoriquement améliorer I’efficience du système fixateur de N, en substituant une souche
à une autre (cas de l’arachide au Sénégal traité dans l’essai XIII) à condition de résoudre le
problème de la compétition.
L’intervention sur la biomasse mycorhizienne peut être envisagée dans les sols où le
potentiel d’infection mycorhizienne est réduit.
V.3.2.1 - Les sols n’ont oas de rhizobiums soécifiaues
(Essai au champ XIV).
L’inoculation est nécessaire dans les sols dépourvus de rhizobiums spécifiques pour les
légumineuses récemment introduites : cas du soja et du stylosanthès au Sénégal (JARA 1981).
Celle-ci serait nécessaire aussi dans les défriches récentes, après déboisement, où la flore
microbienne n’est pas adaptée à la culture de l’arachide (SIBAND 1974). Cependant la culture
répétée de l’arachide devrait permettre normalement le développement progressif des
bradyrhizobiums du groupe Vigrra sinensis (Cowpea). L’inoculation par une souche efficiente
aurait l’avantage d’induire rapidement une fixation de N, élevée.
Nous avons étudié l’inoculation du soja dans un sol ferrugineux tropical lessive! “‘beige”
du Sud Sdlnégal (essai au chalmp XIV). Elle a été réalisée avec 5radyrhizrdh.m japonicurn par
la technique développée par WEY’ (1983).
L’interprétation des résultats de l’essai XIV nlacessite le choix de la plante de
référence; à cet égard, rappelons les trois traitements appliqués : un soja inoculé ,avec une
souche de Bradyrhizobium
japonicum inefficiente Gl (LAGACHERIE et a/. 1917) mais
compétitive, est comparé à un soja non inoculé au niveau de trois traitements : (a) sans
phosphaw, (b) avec super-phosphate triple, (c) avec phalsphate naturel. (La même variété de
soja est cultivée dans tous les traitements). Les valeurs “,A” sont respectivement pour (a), (b)
et (c) :
- :soj.a inoculé avec Gl : 204, 246 et 216 kg N ha-’ équivalent (NH,),SO,,
- :Soja non inoculé
: 245, 287 et 329 kg N ha-’ équivalent (NH,),SO,
Le soja non inocullé pr&ente une légère nodulation due soit à des souches
autochtones ou à une contamination ; les valeurs A sont supérieures à celles obtenues sur
soja inoculé avec la souche inefficiente Gl, indiquant {que même si ce dernier a fixi? une
petite quantité d’azote, cette fixation est inférieure ZI celle du soja non inoculé.
Le soja inoculé avec la souche inefficiente Gl a, donc été choisi comme plante de
référenoe.
Les résultats sont présent& au tableau 27. Nos commentaires portent sur les résultats
de la sirnple inoculation avec Bradhyrhizobium
japonicum.
Non inoculé, mais fertilisd avec 90 kg N ha.’ (sulfate) le soja variété ISRA - IRAT
26/72, a absorbé 94 kg N sol ha.” (NdfS) pour 127 kg N total ha.’ ; inoculé, avec seulement
une dose d’azote starter (17 N), Ile N total est accru (+ 34 kg N ha-‘) alors que le NdfS est
sensiblement réduit (- 50 kg N-sol ha.‘).
Nous concluons que dans les conditions de sol du Sénégal, la culture de soja requiert
obligato!irlement I?noculation pour éviter un épuisement rapide du pool d’azote du sol.
V.3.2.2 - Les sols sortifavorables à la nodulation et à la fixation de N,
La régénération de la biomasse rhizobiale a été étudiées à Thilmakha (essai Xl) où la
dégradation prononcée de la fertilité a entrainé un effondrement de la bliomasse rhizlobiale
198
(DREVON 1981). Cette étude de la régénération est développée au paragraphe V.3.1.2
page 189 où nous avons vu que les techniques de régénération (amendements) font passer
le NdfFix de 5 à 25 kg N ha-’ 2 ans.‘.
V.3.2.3 - Les sois sont bien pourvus en rhizobiums. mais on veut accroître leur
eff icience
II ne suffit pas d’introduire une souche active au sol pour induire une fixation de N,.
Encore faut-il que cette souche survive dans des conditions d’environnement défavorables
(acidité du sol, température du sol, sécheresse) et soit suffisamment compétitive et infective.
Les techniques couramment utilisées, telles que l’inoculation des graines, conduisent
le plus souvent à des échecs : l’enrobage affecte la germination des graines et l’infection des
racines se fait très mal. Cette raison a conduit JUNG et a/. (1982) à développer la technique
d’inclusion des rhizobiums dans un gel de polymère, et WEY, dès 1973 (WEY 1974) à mettre
au point au Sénégal l’inoculation du sol qui a donné d’excellents résultats sur soja (WEY
1983).
L’absence d’effet de l’inoculation de l’arachide vérifiée par le passé (WEY 1974), voire
ses effets négatifs (SUSBA RAO 1976), est attribuée d’une part au caractère non spécifique
de l’arachide (promiscuité) vis à vis des rhizobiums et d’autre part à la compétivité des
souches natives. Cette absence d’effet de l’inoculation nous a conduit à reprendre l’analyse
des mécanismes régissant l’apparition des nodules en début de cycle (paragraphe V.3.1 .l
page i78), en particulier la deuxième période d’apparition des nodules, analyse qui suggère
qu’une inoculation tardive, réalisée après un apport de nitrate au semis en vue d’accrohre le
développement du système racinaire, devrait augmenter considérablement les sites d’infection:
il en résulterait une nodulation plus abondante, laquelle ne serait pas génée par les nitrates,
disparus du profil à ce moment là (après la phase de nitrification).
Ces raisons justifient le traitement inoculation retardée mis en place dans l’essai XIII
en objet dont les résultats sont présentés au tableau 28.
Contrairement à l’inoculation au semis, on montre, effectivement, que l’inoculation
retardée a un effet positif significatif sur le rendement et la fixation de N, ; elle n’accroît pas
l’exportation d’azote sol (output), qu’elle aurait même tendance à réduire.
V.3.2.4. Les sols sont déoouvus ou mal pourvus en champignons mvcorhvzieng
II est maintenant bien établi que l’infection mycorhizienne améliore la nutrition
phosphatée de la plante hôte, en particulier dans les sols carencés en phosphore. Encouragé
- - -
Tabieau 27: tttet de l'inoculation simpie avec tiradyrhizobium japonicum (R) et de l'inoculation double avec. B. japonicum plus
-
Glomus mosseae (RM) sur la contribution des sources d'azote au rendement du soja - Séfa, essai XIV.
Source d'azote
Traitements
Sous-traitements
N-total
NdfF
NdfS
&jf ‘Fix
. . .
kg N ha-l
x
kg N ha-l
“L
kn N ha-1
3 " "-
iv
kg N Ha-l
R - l? N
ü?
112.0
2.6
2.5
32.1
36.0
65.3
7 3 . 1
\\o
R - 17 N
Super
161.0
2.0
3.1
30.3
48.8
67.7
109.0
‘0
R -1714
P naturel
150.0
2.0
2.9
24.6
36.9
73.4
110.3
RM - 17 N
OP
120.0
2.6
3.1
30.6
36.7
66.8
80.2
RI1 - i7 N
Super
1113.7
1.6
3.0
22.6
41.5
75.8
139.3
Rt4 - 17 N
P naturel
152.0
2.1
3.7
26,s
40,2
71;4
10s. 6
entre traitements principaux
ppds :
0.40
N.S
5.3
14.5
au niveau d'un même sous-traitement
entre sous-traitements
ppdz *
0.44
Ii.5
5.7
13.4
au niveau d'un même traItement princlpa!
Tableau 28 -Effet de l'inoculation par le rhizobium sur l'origine de l'azote absorbé par l'arachide, Bambey
essai XIII.
Traitements
N total
NdfF
NdfFix
i'idfS
Souche méthode date
kg ha-l
kg ha-l
%
kg ha-l
%
kg ha-l
49
-
-
Témoin
-
-
102.6
2.2
2.1
67.5
65.8
32.9
32.1
CB-756 graines semis
104.4
2.1
2.0
71.9
68.9
30.4
29.1
Su-430 graines semis
104.8
2.4
2.3
73.3
69.9
29.1
27.8
CB-756 Sol
semis
105.1
2.3
2.2
73.6
70.u
29.2
27.8
su-430 Sol
semis
104.9
2.0
1.9
70.2
66.9
32.7
31.2
CB-756 Sol
2 se-
118.5
2.5
1.3
84.5
71.3
31.6
26.7
maines
su-430 Sol
2 se-
109.5
1.8
1.6
82.4
75-Z
25.3
23.1
maines
cv %
7.4
8.5
-
15.7
-
-
12.1
0.30
8.1
.-...---
--s-d---
-------------
--~----
---~
Ce tableau résulte des tableaux 32 A et 33 A en annexe.
201
par les premiers résultats obtenus au Sénégal (GlANINAZXli-PEARSON et DlEM 1982 ; OLLIVIER
et a/. 1983) en raison de la. forte carence en phosphore assimilable des sols ferrugineux
tropicaux (paragrapihe V.3.1.3 page 194), nous avons réallisé un premier essai au champ, dont
les résultats furent concluants (GANRY et a/. 1982).. Le deuxième essai au champ, essai XIV
en objet, fut réalisé sur un terrain préalablement choisi pour son faible potentiel d’infection
VAM (l’expérience relative au choiix du terrain a été réalisée par DIEM citée dans GANRY et
a/. 1985’). Dans l’essai XIV, nous avons étudié l’inoculation du soja awec Bradyrhizobium
japonicum et Glomus mosseae, un champignon mycorrhizien vesiculo-arbusculaire (VAM), inclus
dans I’alginate par la technique dbveloppée par DIEM et a/. (1981).
Comme nous l’avons (déjà signalé au paragraphe V.3.2.1. la plante de référence choisie
est le soja, inoculé avec la souche inefficiente Gl.
Les résultats sont prbsentés au tableau 27 page 199.
Il:s; montrent un effet positif significatif de l’inoculation par Glomus mosseae, mais
seulement en présence de phosphate supertriple, sur le rendement (N total = + 2:3 kg
N ha.‘) et la fixation de N, (NldfFix = + 30 kg N ha-‘).
Comparant les résultats obtenus en 1980 (GANRY et a/. 1982) et 1982 (cassai XIV,
présent paragraphe), dans les parcellles fertilisées par le phosphate et inoculées par Glomus
mosseae, nous montrons que le NdfFix est deux fois plus élevée en 1982 (139 kg N ha.‘)
qu’en 1980 (63 kg N ha-‘). De meme, le % NdfFix est deux fois plus élevé en 1962 (76 %)
qu’en 1960 (41 %). Ces différences sont attribuées à lai sécheresse po!st-floraison survenue
en ‘1980 (figure 11 A page 320).
Par contre, dans les parcelles fertilisées avec He phosphate, l’accroissement de la
fixation d,e N, induite par l’inoculation par Glomus mosseae est identique en 1980 ( -- 29 kg
N ha”) et dans l’expérience de 1962 (+ 30 kg N ha“). De même, l’accroissement de rendement
en grains dû à l’inoculation par Glornus Mosseae est approximativement le même en 1980
(+ :302 kg M.S ha-‘) et en 1982 (f 273 kg MS ha-‘).
En 1982, l’effet bénéfique de l’inoculation par les VAM est attribué au fait que celles-
ci ont induit une infection prkcoce du système racinaire se développant dans un sol à faible
potentiel1 cl’infection par les VAM tandis qu’en 1980, l’effet de l’inoculation était principalement
attribué au fait que durant la période de sécheresse, survenue en Cour:s de cycle, les VAM
ont accru Ila tolérance à la sécheresse du soja (SPRENT 1975 ; GIANINAZZI-PEARSON (et DIEM
1982).
202
L’inoculation par les VAM (G. mosseae) présente le double avantage d’accroître le
rendement en protides (+ 16 kg N ha-’ en 1980 et + 23 kg N ha” en 1982) sans augmenter
la fourniture d’azote par le sol, donc sans augmenter I’output azote sol, celle-ci est même
réduite significativement (- 18 kg N ha’ en 1980 et - 7 kg N ha.’ en 1982). On conclut, que
dans le cas où les populations endomycorhiziennes sont faibles, l’inoculation du soja
par les VAM permet d’accro’itre le rendement et l’indice de rendement (harvest index)
sans altérer les réserves en azote du sol.
En ce qui concerne l’économie possible d’engrais phosphate par action des VAM, en
accord avec DOMMERGUES (1982) nous constatons que dans ce sol fortement carence en
phosphore assimilable, une certaine quantité de phosphate soluble est nécessaire pour obtenir
une réponse significative de l’inoculation par les VAM. En d’autres termes, il apparait que les
VAM ne peuvent remplacer l’engrais phosphaté mais en accroissent l’efficacité
permettant ainsi une réduction de leur dose d’application que nous allons tenter de
chiffrer.
Toujours dans l’essai XIV en objet, en faisant l’hypothèse d’une réponse logarithmique
au phosphate, généralement observée, de la forme y = b + a Log x (BATIONO et a/. 1985)
dans laquelle y est le rendement grain en kg MS ha”, et x la dose de phosphate supertriple
en P kg ha”, nous obtenons y = 1431 + 278 Log x. (Sur arachide, en Gambie, dans un sol
ferrugineux tropical, BATIONO et a/. (1985), trouvent une fonction assez proche : y = 910 +
284 Log x). Pour escompter le rendement en grain de 2017 kg M.S ha’ obtenu dans cet essai
sous l’action de l’inoculation par bradyrhizobium seul en présence 22 kg P ha.’ sous forme de
phosphate supertriple, seulement de 8 kg P ha” seraient suffisants (3 kg P ha-’ en 1980) à
condition de réaliser la double inoculation bradyrhizobium t VAM ; la réduction de dose serait
alors de 14 kg P ha-’ soit 65 % de la dose apportée (85 % en 1980). L’Économie d’engrais
phosphaté réalisée est alors substantielle.
Nous concluons que dans les conditions de sol du Sénégal, la culture du soja justifie
au plan économique l’inoculation par Glomus mosseae dans les terrains à faible potentiel
d’infection mycorhizienne
V.3.3. Contrainte climatQUI:
En conditions semi-arides, le stress hydrique, conséquence de la faible pluviosité, est
un facteur limitant majeur (SPRENT 1972 ; PANKHURST et SPRENT 1975 ; BALANDREAU et
DUCERF 1980 ; GIBSON et a/. 1982).
V.3.3.1 - Relation entre la oluviométrie et la fixation de N,
Essais au champ IX et XIII pour l’arachide, XII et XIV pour le soja
203
Avant la présentation des rés’ultats, il nous parait nécessaire de préciser les lirnites de
validité de la relation entre la pluviométrie et la fixation de N,.
Pour un agrosystème donné (système présentant donc un équilibre avec les conditions
pédoclimatiques du lieu), pour un itinéraire technique donné, sous une pluviométrie :Suffisante,
on peut approcher un rendelment potentiel [TOURTE et ,a/. 1966). Exprimé en N total de la
plante entière, en culture intensive, ce rendement est pour l’arachide de l’ordre de 90 kg
N ha”, 120 kg N ha” et 150 kg N ha.‘, respectivement à Thilmakha, Bambey et Séfa. En raison
de cette variation du rendement liée à la zone écologique et à l’itinéraire technique (celui-ci
est adaptt5 $II la zone), il est donc important de n’effectuer les études de corrélation entre
pluviom&:rie et quantité de N, fixk? (NdfFix), que dans une même zone écologique et pour un
mêrne itinéra.ire technique du1 fait de la relation NdfFix =: % NdfFix x N total. Ains#i pour un
même sol et un même itinéraire technique, seules les variations de pluviosité peuvenlt modifier
le rendement avec une importance relative selon le déficit hydrique induit, caractérisB par son
intensité et sa période dans le cycle de la plante, ce dernier facteur semblant être
prépondérant (TOURTE et a/. 1966). Qu’en est-il pour la fixation de N, ?
En ce qui concerne I”arachide, les résultats figurent aux tableaux 21 A (essai IX) et
33 A (essali XIII) en annexe. Leur comparaison fait ressortiir une différence de fixation attribuée
à une diff&emce de pluviositB (figures 9 A et 10 A en annexe). La fixation de N, (NdfFix) par
l’arachide spontanément nodulée par le bradyrhizobium ‘autochtone, exprimée en oks et kg
N h$a-‘, est da.ns l’essai IX (pluviosité inadéquate) respectivement de 44 et 52, tandis que dans
l’essai XIII (pluviosité adéquate) ces valeurs sont de 66 et 67.
C;e:s résultats ainsi que les résultats d’un essai simillaire réalisé par nous-mêmes (GANRY
et WEY 1977) permettent d’établir une relation entre la pluviométrie en rnm an.’ et Ila fixation
de N, (NdfFix), différente de celle existant entre la pluviométrie et le rendement dans
l’intervalle de pluviométrie consid&é (figure 30).
En ce qui concerne le soja, les résultats figurent aux tableaux 215 A (essai XII) et
34 A (essai XIV) en annexe. Leur comparaison fait ressortir, une différence de fixation,
attribuée ii une sécheresse en cours de cycle (figure 11 A et 13 A en annexe). Nous montrons
en effet qu’en conditions de défici,t hydrique la fixation esr fortement inhibée : % NdfFix = 26
et NdfFix = 37 kg N ha” pour un rendement en grains de 16 q M.S ha“ dans l’essai XII, au
lieu de : ?& NdfFix =: 70 et NdfFix = 109 kg N ha-’ pour un rendement en grains de 210 q M.S
ha” dans l’essai XIV sous une pluviométrie normale. La conséquence la plus néfaste du déficit
hydrique lest d’accroître nettebment le NdfS qui passe de 40 kg N ha” (essai XIV) à 100 kg
N ha.’ (essai XII).
204
-0
Ndf Fix
o - - - o N t o t a l
Ndf Fix
N total
K9. ho-l
Kg. ha-l
100 .
J
/
t 120
S O -
- 110
6 0 -
- ID0
A2 (1974) tmitemcnts 4,7 et II Essai IX
4 0 -
- 9 0
M-
A, (1977) GANRY et WEY
- a0
o-
‘t
1
1
I
l
-
7
0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
7 0 0
800 900
PluviomCtrie (mm)
Figure 30 : Relation entre NdfFix de l’arachide (kg N ha-‘) et la pluviotitrie (mm an-‘) (en trait
interroy variation concotitaute de N total.
A3 : traitements 2, 3, 5, 6, 7 et 8, essai au cbp XIII
A2 : traitements 4, 7 et 11, essai au champ IX
AI : GANRY et WY (1977).
i
205
Pluviom&rie
I!i0
19 J U I L .
25
to’o
jours
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Figure 3.1 : Evolution en cours de cycle du soja, de W total et de NdfFix exprimés en kg N ha-l en
présence ou absence de lai fume pbospbat4e. Rl , E et R8 : stades reproductifs -
Sfa, essai au champ XII.
206
V. 3.3.2 - Déficit hvdrique et fixation de N, en cours de cvcle
(Essai au champ XII)
Les résulats de l’essai XII sont illustrés à la figure 31. Cette figure nous permet
d’interpréter les courbes relatives au N total (courbes 1 et 2) et au NdfFix (courbes 3 et 4)
en cours de cycle, en relation avec la pluviométrie. Nous en tirons les enseignements suivants:
- En conditions d’alimentation hydrique ootimaleg
Des mesures quantitatives de fixation de N, faites sur le soja sans phosphate qui a
le mieux toléré la sécheresse (du fait d’un développement végétatif moindre, conséquence
d’une carence en phosphore), il ressort que la courbe du N total suit approximativement celle
du NdfFix des le début du stade de remplissage des gousses. En effet, à partir de ce stade,
le NdfS de ce soja reste invariable : environ 50 kg N ha-‘, ce qui montre que l’absorption
d’azote du sol devient alors négligeable. En conséquence, en conditions d’alimentation
hydrique optimales du soja dans sa phase reproductive, la demande supplémentaire
d’azote liée à son développement végétatif serait assurée par la fixation de N,.
- En conditions d’alimentation hvdriqUe sub-optimales
Lorsque le sol se désséche, on sait qu’en dessous d’un certain taux d’humidité,
variable suivant les types de sols, la fixation de N, est nulle ou négligeable (SPRENT 1972;
PANKHURST et SPRENT 1975). En sol sableux tropicaux, cette humidité est de 4,5 % pour le
système “sol dior-arachide” (DUCERF 1978). Le point de flétrissement des plantes en sol
sableux dlor se situe vers 15 - 2 % d’humidité pondérale ; dans le sol de Séfa, plus riche en
argile, il se situe vers 5 % (CHARREAU et NICOU 1971). On peut donc admettre qu’il existe
un gradient d’humidité du sol entre ce point de fixation de N, nulle et le point de
flétrissement, qui permet le développement végétatif du soja, devenu alors non fixateur. C’est
le cas du soja fertilise avec le phosphate apporté en surface dont le développement végétatif
a été accru par l’apport de cet élément. En conséquence, en conditions alimentation
hydriques sub-optimales du soja, dans sa phase reproductive. toute demande
supplémentaire en azote liée à son développement végétatif, serait assurée par le sol.
Le soja viendrait alors en tête des plantes pour leur capacité d’extraction de l’azote
du sol, soit, sur la base de 100 kg N-sol ha-’ absorbés, trois fois plus qu’une culture de mil
intensive, ce qui représente sur 30 cm environ 7 % des réserves d’azote soluble évaluée par
nous-mêmes (GANRY non publié) selon la technique DECAU (1968). Dans ces conditions
d’alimentation hydrique déficitaire pour la fixation de N,, l’épuisement rapide des réserves en
azote du sol est prévisible.
207
La capacité du soja inoculé à satisfaire sa demande en azote par le moyen de la
fixation de N, semble dépendre étroitement de sa capacité à tolérer la sizcheresse.
L’alimentation hydrique dépend de la réserve utile en t?#au du sol et de l’enracinement qui
prospecte cette réserve ; elle est donc fonction du système racinaire cle la variétl! (SAINT-
MACARY et a/. 1981), mais aussi de certaines techniques culturales telles que le travail du sol,
I’enfouissclment des phosphates et la date de semis (CHARREAU et NICOIJ 1971 ; KEEYA 1975;
IRAT - INFORMATIONS 1980 et CHORART 1980).
V. 3.3.3 - Conclusion
L’alimentation hydrique est devenue la principale contrainte ces quinze dernières
années suite à la baisse significative de la pluviosité que nous avons évoquée au paragraphe
1.1.1 page? 28. On se reportera aux figures 3 et 4 pages 31 et 32 qui illustrent I’innportance
des trois principaux facteurs affectant cette alimentation hydrique : la pluviométrie, l’intensité
et la date de la période séche intra-saison des pluies. On remarquera en particulier le
décrochelment
des courbes’ de pluviométrie, pour les trois courbes fréquentielles et pour
les quatre stations, apparaissant A lai deuxième décade d’août. Cette période correspond
généralement à la phase de fixation de N, des légumineuses annuelles potentiellement
maximale. On peut d’ores et déjà appréhender l’ampleur de la dégradation de la fertilité
azotée clu sol à long terme si des techniques appropriées ne sont pas mises en oeuvre pour
éviter qu,e C:ette réduction (de la pluviosité ne devienne stress hydrique. Les méthodes
d’investigations devront impérativement étudier l’activité racinaire en condition hlydrique
limitante et déterminer, pour une situation donnée, l’indice de satisfaction en eau ETR/ETM
critique ce!n deçà duquel la fixation de N, est inhibée. Les techniques culturales devront
permettre à la plante d’exploiter au nnaximum l’humidité du sol (accroître I’ETR) et d’abaisser
le seuil critique de l’indice de satisfaction ETR/ETM (mais est-ce possible ?) en de& duquel
la fixation de N, est inhibée ; en revanche, certaines techniques culturales devraient permettre
d’accroFtre l’indice de satisfaction en eau a.ux stades reproductifs importants.
A l’instar de I’efficience de l’eau définie par les bioclimatologis’tes par le rapport
kg grain ha-‘/mm ETR, pour laquelle on a montré l’effet bénéfique de certaines techniques
culturales, il serait opportun de définir un rappport NdfFix/mm ETR permettant
d’évaluer des variétés ou des techniques sur le double critère ‘économie de Il’azate”
et ‘économie de l’eau’.
V.4 - Çonclusion du chaDitre V
L’Iéconomie de l’azote dans le système sol-légumineuse est essentiellement régie par
l’aptitude variétale et la fixation de N, relative (% NdfFix). Celle-ci est fo’nction de l’efficacité
209
SOJA
ARACHIDE
1511 AZOTE STARTER 60N
f
I
MYCORRHIZE
i
Figure 32 : Variation de Z HdfFix, de % AdfS et de 1 NdfF chez le soja et l’arachide sous l’action de
diffbrents facteurs : hydrique (soja et arachide) ; inoculation par une souche
&&@y&&&& JaDonicua t Glomus wsseae (soja) ; fume azotée starter (arachide). Le
diaktre des cercles est proportionnel au N total des plantes. Les nukros (1) (2) (3) (4)
(5) (6) (7) et (8) correspondent aux essais au cha@p suivants : N* XII, XII, IX, XIII,
XIII, IX et IX;
le nméro (4) correspond & la réfbrence (GAHBY et al. 1982).
des populations de rhizobiums et de champignons mycorhiziens, et de différents facteurs
environnementaux, notamment (a) I’allimentation hydrique principalement conditionnée par le
régime ipluviométrique (intensité et distribution) mais aussi par le profil de l’enracinement lié
en particulier au mode de placement de l’engrais phosphaté, (b) la concentration de la solution
du sol en azote minéral, accrue lorsqlue le sol se desséche. La figure 32 résume l’effet de ces
facteurs sur le soja et l’arachide.
210
CHAPITRE j/J - MAITRISE DES FLUX D’AZOTE DANS TROIS SYTEMES DE CULTURE.
VI.1 - Principes régissant la manipulation des flux d’azote
dans les systèmes de culture
Vi.2 - Application des principes définis ci-dessus à trois
systèmes de culture
Vl.2.1 - Le système de culture mil-arachide de Thilmakha en
zone sub-sahélienne
Vl.2.2 - Le système de culture mil-arachide à Bambey en
zone soudanienne nord
Vl.2.3 - Le système de culture maïs-soja à Séfa en
zone sub-guinéenne
VI.3 - Conclusion du chapitre VI
212
La culture exerce une action directe sur les propriétés des sols et le profil cultural ;
notamment, elle enrichit ou appauvrit le sol en azote (par les flux et transferts que nous avons
décrits paragraphe II page 46 et 47). Elle intervient donc sur les rendements agricoles des
plantes qui lui succèdent. Ainsi, les successions culturaies ne correspondent pas à une “simple
juxtaposition de compartiments plante” dans le temps, elles constituent un “ensemble cohérent
et organisé”’ et répondent à la définition du système que nous avons donnée dans le glossaire.
WEGNER cité par HESSELBACH (1973) différencie quatre stades dans l’analyse des systèmes:
1 - analyse des objectifs,
2 - analyse des compartiments,
3 - analyse des relations,
4 - analyse du comportement des systèmes,
mais si l’on ne veut pas s’en tenir à l’analyse pure et que l’on veuille mettre au point des
systèmes ou en créer de façon optimale (ce que nous tenterons de faire dans ce chapitre),
il faut ajouter :
5 - l’optimisation des systèmes.
On considére que dans le langage courant, la notion d’analyse des systèmes recouvre,
à la limite, l’optimisation, et qu’elle n’est pas menée seulement dans l’intérêt de l’analyse.
Notre objectif, nous le rappelons, est l’étude de la répartition et du devenir de
l’azote dans les différents compartiments du système sol-plante afin d’arriver le plus
précisément possible à la quantification des inputs et des outputs d’azote. Ces résultats
sont utilisbs pour définir les principes régissant la manipulation des flux d’azote en vue
d’augmenter la production céréalière au moindre coût des apports d’engrais azoté, a la
condition expresse de maintenir - ou de régénérer s’il le faut - la fertilité du sol.
Les compartiments et leurs relations dans le sytème cultural que nous étudions, sont
schématisés à la figure 33, dérivée de la figure 5 par simplification et adaptation au système
de culture étudié. II s’agit en fait d’un système compose de deux sous-systèmes sol-
légumineuse et sol-céréale. Ce shéma fait ressortir : les deux sous-systèmes sol-plante (figures
par des octogones) le sol étant commun aux deux, les inputs (figures par des cercles), les
outputs (figurés par des rectangles) et les transferts internes (Nr) constitués des restitutions
organiques d’une culture (sous-système) sur l’autre. Ces transferts organiques correspondent
à de l’azote qui reste dans le système, dont une partie peut être compostée ou transformée
par l’animal.
_ _
_ _ . . , .
-
-
_ I I . _
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. . “ .
- . .
2 1.3
?
???? ? ?
F I X A T I O N Np SYMBIOTICIUE
“NSX
= EXPORTATION D’AZOTE PAR LES RECOLTES
N f h z F I X A T I O N N2 ASVMBIOTIOUII
N V
x PERTES
D’ AZOTE PAF1 VOLATILISATION ET
iw
x AZOTE ENGRAIS APPORTE
DENITRIFlCATION
AZOTE APPORTE PAR LES SEMENCES
Nl =
P E R T E S D ’ A Z O T E PAR LIXIVIATION
A N x :
NFlx + Nflx + NF + Nscm - Nex - NV - NI
0
Figure 33 : Schha montrant les prhcipaux inputs, outputs et transferts azotés dans un systbe de
culture légumineuse-cémle. Les ast4kisques indiquent les flux pouvant être manipulés.
214
L’étude réalisée précédemment aux chapitres IV et V met en relief l’importance du soi
en tant que source (NdfS) et support (en particulier : aptitude au développement racinaire,
teneur en humus stable, valeur de la C.E.C et teneur en phosphore assimilable). Compte tenu
de l’objectif défini, et à plus forte raison sans jachère régénératrice, il est impératif d’améliorer,
au minimum de maintenir, le pool d’azote mobilisable du sol, afin d’assurer le NdfS. C’est la
raison pour laquelle l’établissement de bilans azotés est nécessaire ; ceux-ci, réalisés au sein
du système de culture, doivent permettre à court terme de prévoir l’évolution du pool d’azote
du sol en se basant sur la somme algébrique
AN = ‘L. inputs t ‘IX0 outputs
Quel que soit le : A N, on devra toujours chercher à optimiser le système de culture,
par manipulation des flux grâce a la connaissance la plus précise possible de leur interaction.
Les modifications des constituants du système: compartiment, flux ou transfert interne
ayant un impact significatif sur le solde du bilan azoté, concernent l’augmentation de la
fixation symbiotique de N, (flux), la diminutions des exportations d’azote (flux et transfert
interne), la diminution des pertes d’azote engrais (flux) et l’accroissement du pool d’azote du
sol (compartiment et transfert interne). Dans ce chapitre, à partir des résultats obtenus dans
les essais au champ et sur modèles expérimentaux, nous allons tenter de montrer comment
la manipulation d’un de ces flux d’azote peut interagir avec un ou plusieurs autres flux et ainsi
modifier l’organisation de l’ensemble et le solde du bilan que nous désignons par . N.
VI.1 - Princioes réaissant la manioulation des flux d’azote dans les svstèmes de
culture
Accroitre la fixation de N. (NFix)
L’inoculation par des bradyrhizobiums est obligatoire pour induire une fixation de N,
(NFix) dans le cas du soja ou peut seulement être envisagée pour l’accroître dans le cas de
l’arachide ; elle augmente gbnéralement l’exportation d’azote (Nex). Lorsque NFix est superieur
à Nex, la Iégumineuse contribue à l’enrichissement du pool d’azote du sol. L’inoculation par
un champignon mycorhizien associé au bradyrhizobium dans le cas du soja dans les sols où
ce premier fait défaut, accroît la fixation de N, (% NFix et NFix ) et I*exportation d’azote
(Nex); le L N est alors accru.
La fumure phosphatée accroît la fixation de N, (NFix) et l’exportation d’azote (Nex)
mais le % NFix reste inchangé ; le A N est peu modifié. Par contre, l’apport en surface de cet
215
engrais., en condition d’alimentation hydrique déficitaire, peut entraîner une dimin,ution de la
fixation de N, (NFix) tout en augmentant l’exportation (Nex) ; le A N est donc réduit.
L’incorporation en profondeur de l’engrais phosphatée par un labour en favorisant
l’enracinement en profondeur ne peut qu’accroître le A N.
Le fumier, en plus de l’apport d’azote qu’il réalise (NC) induit un accrois:sement de
la fixation de N, (NFix) en relation avec un accroissement des exportations d’azote (Nex). Ceci
a été montré sur arachide à Thilmakha (essai Xl).
L’introduction d’une cérétale dans le système sol-légumineuse induit un accroissement
de la fixation de N, estimé par le % NFix ; exprimée en kg ha”, la fixation de N, (NFix) varie
dans le même sens que l’exportation d’azote (Nex) ; le rapport Nex/NFir: semble diminuer en
présence d’une céréale. L’intérêt de ce système est d’absorber moins d’azote minéral pour une
même quantité de protides formée (céréale et légumineuse).
Diminuer les exoortations d’azqgta (Nex)
La diminution des ex:portations d’azote peut résulter d’une dimirwtion des re,ndements
où, à rendement égal, d’une augmentation des restitutions au sol. C’est la deuxième cause que
nous envisageons,, Ainsi, est posé le problème à la fois de l’enfouissement des pailles
directement ou aprés transformation par l’animal (fumier) ou par compostage, et de l’indice
de rendement fonction de la variete et des techniques. Pour contribuer à accroître le A N,
nous avons vu que dans le cas des Iégumineuaes, le % NFix doit être superieur à l’indice de
rendeme;nt.
Diminuer les Dertes d’azote. (NV)
Les pertes pouvant être réduites sensiblement sont celles provenant de l’engrais et
dues à la volatilisation. La localisation de l’engrais dans le sol les diminue considérablement
(NV) et augmente l’exportation d’azote (Nex). La restitution des pailles, en réduisant Nex,
contribue à accroître le A N sous l’effet de l’engrais azoté. Par exemple, nous montrons sur
maïs que la localisation de l’engrais permet d’accroître sensiblement la part de l’engrais allant
au pool d’azote du sol via les pailles restituées
Accroîtrp-les restitutions O~~~UI@ES (Nr)
Ces restitutions comprennent la biomasse racinaire et les résidus de récolte
constituées essentiellement les pailles. II ne s’agit pas d’input ou d’output d’azote tels que nous
216
les avons définis, mais d’un transfert interne d’une culture sur l’autre, qui cependant peut
engendrer la fixation libre de N, (input Nfix) et la dénitrification (output NV). les transferts
se font à travers le pool d’azote du sol sens large ; leur importance est donc capitale dans
l’alimentation azotée de la céréale (NdfS). C’est grâce à ces transferts (Nr) que I’input N, fixé
(NFix) peut profiter à la culture suivante (voir figure 24 page 155). Nous avons montré l’effet
positif de la fertilisation azotée, de l’amendement organique par des pailles préhumifiées
(fumier ou compost) associé à la fertilisation azotée, et du chaulage, sur le pool d’azote
mobilisable du sol représenté par la valeur A. Nous considérons donc que ces techniques, de
par les restitutions organiques qu’elles induisent (Nr), accroissent indirectement l’exportation
d’azote par la céréale (Nex).
Ainsi dans le système arachide-mil à Thilmakha (essai Xl), nous montrons que le
chaulage accroît la fixation de N, (NFix), et l’exportation d’azote (Nex) de l’arachide (effet
direct) et de la céréale (effet indirect).
Malgré cette optimisation, si le A N est toujours négatif, le recours à l’engrais azoté
(NF) est indispensable.
Enfin, il importe de noter qu’un bilan équilibré n’est pas une condition suffisante de
rendements élevés car il peut équivaloir à une production faible ; un niveau minimum d’input
azotés est nécessaire pour attendre un objectif de rendement donné.
En application, nous étudierons successivement trois sytèmes de culture, chacun
adapte à une zone écologique, en précisant : (a) le bilan A N actuel avec les conséquences
sur l’évolution de la fertilité du sol, (b) les voies d’optimisation (ou d’intensification) possibles.
VI.2 Apblications des orincioes définis ci-dessus à trois systèmes de CUjture
~1.2.1. - Le sytème de culture mil-arachide à Thilmakha en zone sub-sahejienne
On considère en premier le système cultural traditionnel en sol dégradé ne recevant
que l’engrais minéral N P K (tableau 29a) et ensuite le système cultural amélioré en sol
régénéré (tableau 29b), recevant l’engrais minéral N P K et l’amendement organique.
Dans les deux systèmes, la totalité des parties aériennes est exportée. Cependant, si
une très faible partie retourne au sol par les défoliations dans le système traditionnel, on peut
considérer que dans le système amélioré, l’ensemble des pailles est restitue au sol, via
lableau 29 :
- - - -
Bilan de l'azote sur deux années à Thilmakha dans un système m71-arachide
année de référence pour l'arachide et le mil : 1983)
a - Syst&ne cultural traditionnel em sol d@gradé actuellement pratiqué
-
-
IHPUTS (kg W ha-1 bris-1)
-mS (kg N ha”1 2ans-1)
- Engrais (NF)
33
- Exportations (Nex)
- Fixation symbiotique de N2 (NFix)
a arachide
16
. dans les parties aériennes
1 1
I mil
2 2
. dans la biomasse racinaire
6 estimée (11
- Lixiviation sous
- Fiixation asymloiotique
mil et arachide' (Nl) 1 .18 estimés par
et libre de N2 (Nfix)
2 estimées (2)
différence
- Pertes par dénitrifica- (4) et (5)
- Précipitations (Np)
1 estimées (3)
tion et volatilisationJ
(NV)
- Semences
3
.-
I-
5 6
!j6
b - ,Système cultural amélioré actuellement pratiqué
-
-
INWTS (kg N ha-1 2ans’1)
gJTPUTS (kq N ha-1 2ans-1)
- Engrais (NF)
33
- Exportations (N,ex)
- Fumier (Nc)
60
. arachide
8 5
. mil
55
- Fixation symbiotique de N2 (NFix)
- Lix7viation (Nl) sous
. dans les parties aériennes
63
a arachide
15 estimée (4)
. dans la biomasse racinaire
218 estimée (1)
. mil
traces
- Fixation asymbiotique
- Pertes (NV)
et libre de N2 (Nfix)
7 estimtr'e (2)
par dénitrification
- PrtZcipitations (Np)
et volatilisation 6
1 estimées (3)
partir :
\\,40 estimées (5)
par
différence
- Semences
. de l'azote du sol
3
des résidus
végétaux + fumier
. des engrais a.zotés-
195
1%
--
-----
Pour le calcul des estimations (1) (2) (3) (4.) et (5) voir tableau 37 A annexe.
L'output Nex pour le mil est celui mesuré sur le mil de la série II ayant reçu la fumure tc?rnafre 14-7-7 à
raison de 150 kg ha-l.
Pour la signification des symboles NF, NC, NFix, Nfix, Np, Nex, Nl, voir la figure 5 et les equations 3 et 4
page.% .
218
l’animal, étant donné que c’est l’apport de fumier qui a engendré la régénération.
Les deux systèmes sont supposés proches de leur niveau d’équilibre ; cette hypothèse
permet l’application de l’équation 10 page 52 pour calculer les outputs inconnus (NI + NV),
évalués respectivement a 15 kg N ha” 2 ans” et 47 kg N ha” 2 ans.’ ; ces pertes, sans les
exportations, représentent 32 % et 33 % des inputs d’azote.
Les inputs d’azote du système traditionnel sont d’environ 55 kg N ha” 2 ans-’ et ceux
du système amélioré en sol régénéré d’environ 195 kg N ha-’ 2 ans” soit 35 fois plus. II est
donc intéressant de noter que le seul input d’azote dû au fumier (NC) de 60 kg N hti’ accroît
les ressources en azote de + 140 kg N ha’ 2 ans’ grâce au processus de régénération induit.
Cette régénération a été analysée dans le chapitre V.
Dans ce système, la régénération a necessité un apport organique exogène, donc un
transfert de fertilité. A l’équilibre, nous constatons que cet apport équivaut à l’azote total des
pailles d’arachide exportees. Nous pouvons donc faire l’hypothèse que le système
régénéré peut fonctionner à son niveau actuel, sans apports organiques exogènes,
grâce aux restitutions des pailles d’arachide et de mil via l’animal.
Vl.2.2. - Le svstéme de culture mil-arachide à Bambev en zone soudanienne nord
On considère d’abord le système de culture actuellement pratiqué dit “amélioré”
(tableau 36a) recevant une fumure azotée, renforcée par rapport au système de culture de
Thilmakha examiné précédemment, ensuite ce même système de culture qu’on cherche à
intensifier en appliquant certaines techniques d’optimisation de l’azote qui ont été décrites
précédemment (tableau 30b).
Ces techniques sont l’inoculation retardée de l’arachide et l’apport de compost sur le
mil ; en ce qui concerne cet apport de compost nous estimons qu’il équivaut à la restitution
de l’ensemble des pailles produites par le système après transformation par les animaux (au
tableau 30b I’input azote compost n’est pas compté mais également, pour cette raison, n’est
pas compté I’output azote paille). Contrairement au système amélioré de Thilmakha en sol
régénéré, il s’agit ici de la simulation d’une intensification possible dont on examine les
conséquences sur le bilan de l’azote.
Le bilan de l’azote donne un A N négatif de - 26 kg N ha-’ 2 ans’ pour le système
actuellement pratiqué et un A N positif de + 58 kg N ha’ 2 ans-’ pour le système intensifié
possible. Le déficit du premier est relativement faible (- 13 kg N ha-’ an-‘) mais il présente
l’inconvénient de ne procurer aucune réserve azotée en cas de baisse des inputs d’azote, telle
219
Tableau 30 : 13ilan de l'azote sur deux années à Bambey dans un système mil-arachide
l(année de reférence pour le mil et l'arachide : lCii5).
il - Système cultwral actuellement prrtiqutji
INWTS (kQ N ha-]. Pans-l)
-
-
-
-
OUTPMTS ( k g ha-I 2ans’I)
-' Enyt-a;s
- Exportations
9 0
arachide
1 0 3
.arachide
15
1 mil
66
- Fixation symbiotique de N2
- Lixiviation N-sol
dans les parties aériennes
68
sous arachide
25 estimée \\4)
: dans la biomasse racinaire
30 estimée (1)
1 sous mil
traces
- Fixation asynbiotique
7 estintie (21
- Pertes N engrais
(61
et libre de N2
. sous mil
28 % < pertes <. 36 % 29
. sous arachide
2
- Précipitations
1 estimées(3)
- Pertes par dénitrifi-
cation et volatilisa-
tion à partir :
- Semences
3
du sol
: des résidus
15 estimée (5)
végétaux
3
a-
-
<t
2.14
<o
240
b - Système cultural intensifié possiible
-
-
INPUTS (kg N ha-l Pans-I)
-
-
-
OIJTPUTS (kg N ha-1 Eans-1)
- Engrais
- Exportations
. mil
90
arachide (gousses)
. arachide
1.5
1 mil (grains)
335
- Fixation symbiotique de N2
- Lixiviation N-sol
* dans les parties aériennes
8#4
. sous arachide
25 estimée (4)
o dans la biomasse racinaire
3:8 estimBe (1)
. sous mil
traces
- Fixation asymbiotique
et libre de N2
7 estimde (2)
- Pertes N-engrais
sous mil
. 22 % < pertes < 33 % 28
. sous arachide
2
- Précipitations
1 estimbs(3)
- Pertes par dénitrifica-
tion et volatilisation
à partir :
- Semences
3
du sol
: des résidus
végétaux
1
17 estimée (5)
I
.S-
238
180
--
-_-
--
Pour le calcul des estimations (1) (2) (3) (4) (5) et (6) voir tiilbleau 37 A en ailnexe.
220
d
GRAINS
Figure 34 : Schha montrant les principaux inputs, outputs et transferts azotbs dans un systèw
culturzù arachide-mil amélioré a Bambey . Essais 1 et XIII en 1975.
221
qu’une inhibition de la fixation de I\\l, due à la sécheresse 3, alors que le système intensifié offre
unie sécuritk! en permettant un placement (au sens financier du terme) de + 29 kg ha’
an” d’azote dans le sol.
é)n peut proposer deux wariantes du système intensifié :
-’ dans un système de cul,ture ou la totalité de la production arachidière serait vendue
et seule les pailles de mil restitu4es au sol (sous forme de compost), le bilan donnerait cette
fois-ci : 1. N = 236 - (180 -t 44) = + 14 kg de N ha.’ 2 ans.‘. II est liquilibré miais n’offre
plus la réserve de sécurité en azote S#ignalée précédemmlent. Ce système est illustré à la figure
34 page 220 ;
- il est vraisemblable qu’une t:echnique de fertilisaition azotée à l’instar de celle réalisée
sur maïs (non étudiée in situ dans le système mil-sol “dior”), permettrait de réduire les pertes
d’azote engrais. Faisant certe hypothèse, en se référalnt d’une part ;I nos études sur la
volatilisation de l’ammoniac en sol “dior” (paragraphe IV.2.4 page 120) et d’autres part à nos
études sur le placement d’ur&e sous Imaïs à Séfa (paragraphe IV.3.4 page 142), nous pouvons
estimer à 15 kg N ha-’ 2 ans“ I’éconiomie possible ; elle équivaudrait alors à I’input d’azote
procuré p#ar l’inoculation de l’arachide et pourrait donc la remplacer avantageusement &ant
plus à la [portée de l’agriculteur ; malis elle pourrait aussi s’y ajouter au plus grancl bénëfice
de !I’agriculteur.
Vl.2.3 - Le système de culture maïs-soja à Séfa en zone sub-auinéenne
On considère d’abord le système de culture actuellement pratiqué tel qu’il est
recommandé aux services de vulgarisation (tableau 31a) et ensuite ce même système de
culture qu’on cherche à intensifier en (appliquant certaines techniques d’optimisation de l’azote
analysée précédemment (tableau 3111). Ces techniques sont la double inoculation par des
rhizobiurns et champignons rnycorhiz:iens (VAM), la restitution des pailles de maïs, et à la
localisation en profondeur de l’urée apportée sur maïs. Comme pour le système de culture
Préc:édent (paragraphe Vl.2), il s’agit ici de la simulation d’une intensification possible dont
on examine les conséquences sur le Ibilan d’azote.
Le bilan de l’azote donne un A N négatif de - 46 kg ha-’ 2 ans-’ pour le système
actuellemwtt pratiqué et un bilan Bcluilibré (A N = 0) pour le système intensifié possible. Le
déficit du premier, relativement important de - 23 kg N hia-’ par an, implique sa non validité.
222
G.bleau 31 : Bilan de l'azote sur deux années à Séfa dans un système maïs-soja
{année de référence : maïs 1983, soja 1982)
a - Systèm cultural actuellement poratiqué
JWlJJS (kq N ha-1 hns-1)
-
OUTPUTS (kg N ha-1 2ans’1)
- Engrais
- Exportations
. maïs
1 0 0
. soja (grains)
134
. soja
20
. maïs
8 2
- Fixation symbiotique de N2
- Lixiviation N-sol
. dans les parties aériennes
1 0 9
. sous soja
10 estimée
( 4
. dans la biomasse racinaire
15 estimée
(1)
. sous maïs
10 estimée
(4
- Fixation asymbiotique
7 estimée
(2)
- Pertes N-engrais
(6)
et libre de N2
. sous maïs
17 % < pertes < 30 %
24
. sous soja
3
- Précipitations
2 estimées (3)
- Pertes par dénitrifi-
cation et volatilisa-
tion à partir :
- Semences
3
. du sol
. des résidus
39 estimées (5)
végétaux
-
-
256
3 0 2
b - SystLre cultural intensifié possible
-PUTS (kg N ha-1 hns-1)
WTPUTS (kg N ha-l 2anr1)
- Engrais
- Expokations
maïs
1 0 0
soja (grains)
1 5 5
1 soja
20
1 maïs (grains)
6 3
- Fixation symbiotjque de N2
- Lixiviation N-sol
dans les parties aériennes
139
. sous soja
10 estimée
(4
: dans la biomasse racinaire
20 estimée (1)
. sous maïs
10 estimée
(4
- Fixation asymbiotique
- Pertes N-engrais
(6)
et libre de N2
7 estimée (2)
. sous mars
. 1 % < pertes < 15 %
8
. sous soja
3
- Précipitations
2 estimées (3)
- Pertes par dénitrifi-
cation et volatilisa-
tion à partir :
- Semences
3
. du sol
. des résidus
42 estimées (5)
végétaux
}
-
-
2 9 1
2 9 1
223
En revanche, l’équilibre du second suggère sa validité mais en sachant que celle-ci est liée à
une forte fixation de N, que seule la double inoculation 13radyrhisobium ,kponicum x Glomus
mosseae rend possible.
IDans le premier système, le bilan de l’azote devrait s’équilibrer selon le procesus
suivant :
N .: 0 :===>
Pool N sol
=: = =>
N total plante
= = = >
Nex céréale
??
I
b
L
De ce fait, aux modifications près entrainées sur les autres termes du bilan, le bilan
s’équilibrera et le pool d’azote du sol se restabilisera.
Le deuxième systèmle (intensifié possible) devrait se maintenh sous l’action des
techniques culturales proposées.
Da.ns le sens d’une simplific,ation des techniques appliquées et d’une amélioration du
bilan de l’azote, une variante de ce système peur être proposée :
-. Simplification : on peut penser que dans un sol à potentiel d’infection mycorhizienne plus
élevci (raplpelons que nous iavons choisi le terrain pour son faible potentiel d’infection
mycorhitienne), la simple inoculation par bradyrhizobium suffirait, ayant l’avantage d’étre plus
facile à realiser. Mais la difficultci est de reconnaître les terrains faibiement pourvus en
champignons mycorhiziens et d’en évaluer l’importance relative.
- gmélioration
: l’équilibre du bilan (A N = 0) qui ne peut induire de réserve en azote dans
le sol, recommande d’accroître I’input d’azote, à plus forte raison si la double inoculation ne
peut être pratiquée (et si tel était le cas, en terrain à faible potentiel, le di?ficit passerait alors
de 0 à - ‘II kg N ha” 2 ans“). Deux voiles pour cela : apporter un engrais compatible1 sur soja
(accroître par exemple la dose de compost ou de fumier déja apportée et correspondant à
la restitution des pailles) et/w accroître la dose d’urée apportée sur maïs jusqu’à. la dose
optirnale. C’est à ce prix qu’on pourra assurer la validité! du système de culture maïs-soja
hautement productif, avec une réserve de sécurité en azote (en cas de stress hydriqueb sur soja
par exemple).
VI.3 - çQnc;lusion du chaoitre ‘U
La validité des bilans ainsi réalisés est d’abord fonction de leur précision. A la
question de leur précision, diijà évocluée au paragraphe! II.2 page 52, nous répondons en
224
rappelant les conditions dans lesquelles ont été calculés les inputs et outputs d’azote et les
limites méthodologiques. Ces bilans sont obtenus compte tenu des trois conditions suivantes:
(a) pour un itinéraire technique donné, (b) pour une zone écologique donnée en topographie
plane, (c) sous une pluviométrie donnée. De ces conditions dépendent étroitement : les
exportations (Nex), les inputs N, fixé (NFix) et les pertes azote engrais, calculés, donc, avec
une relative précision. Pour les autres termes du bilan, on a vu l’imprécision qui affecte les
valeurs quantifiées de fixation libre de N, (Nfix) et de dénitrification à partir de l’azote sol
(valeurs dont nous avons tenté l’estimation au tableau 37 A en annexe page 306).
Nous avons en particulier montré l’obligation de restituer au sol l’équivalent azote
des pailles exportées, sous forme de fumier ou de compost. Cette conclusion n’est pas
nouvelle. En 1973, JONES à Samaru au Nord Nigeria, dans une zone écologique proche de
celle de Séfa (sub-guinéenne), après vingt années d’essais longue durée comparant trois
techniques de régénération - ou de maintien - du taux de matière organique des sols : le
mulch, le fumier et la jachère, prévoyant la réduction - voire la disparition - des jachères au
profit d’une agriculture permanente, cor$,uait à la nécessité de restituer au sol tous les
.
résidus de récolte. Plus tard en ii97@, WETSELAAR à Khaterine en Australie, en zone
écologique comparable (semi-aride), étudiant quatre légumineuses, montrait clairement que la
non restitution des parties aériennes directement ou via les animaux (fumier) entraînait une
baisse du taux d’azote du sol avec la culture. Enfin, dans une synthese récente relative aux
bilans minéraux des systèmes de culture pluviale en zone aride et semi-aride, PIERI (1985)
montre que le maintien de la fertilité des sols passe par le contrôle de leur statut organique
et minéral lequel, en système amélioré et culture continue, exige l’enfouissement de matière
organique pré-humifiée (PICHOT et a/. 1981).
Les espoirs fondés sur la restitution des pailles transformées apparaissent actuellement
très fragiles. En particulier, la valeur marchande acquise par la paille d’arachide, en raison de
sa valeur fourragère, en zone soudano-sahélienne, incite les agriculteurs à la vendre.
Face à cette tendance “néfaste” pour l’avenir de l’agriculture, une double
recommandation est à formuler : d’une part développer les cultures fourragères près ou
au sein des systèmes d’élevage afin de diminuer la demande, d’autre part, mettre en
oeuvre simulta&ment en milieu rural une propagande active en faveur des
légumineuses et vulgariser les méthodes incitatives de valorisation des pailles afin que
cesse leur exportation au-delà de l’exploitation.
Nous avons enfin montré la nécessité de recommander un système de culture
avec un b N positif afin de pouvoir créer une réserve azotée dans le sol et satisfaire ainsi
225
une des exigences premières de l’agriculture (d’une agriculture dont les agriculteurs, sont des
producteurs et non des spéculateurs) résumée par DELOYE et REBOUR (191iS) : “En
agriculture, l’irrégularité des conditions météorologiques engendre de très bonnes comme de
trés mauvaises annees. L’agriculteur doit profiter des premières pour reconstituer la provision
alimentaire du sol. Le meilleur placement, le meilleur coffre-fort, c’est encfore la terre Tout ce
qui lui est confié en vue de sa conservation, de son amdlioration physique ou chimmique, se
retrouve pour aider à “tenir” au cours des mauvaises périodes”.
226
C O N C L U S I O N
G E N E R A L E
228
La nécessaire augmentation de la production alimentaire céréalière de la zone
tropicale sèche impose la mise en oeuvre d’une stratégie d’économie de l’azote. Depuis
vingt ans, des recherches ont été conduites dans le laboratoire de Biochimie des sols du
C.N.R.A. de Bambey (Sénégal) pour baser cette stratégie sur la connaissance des bilans de
l’azote dans les systèmes de culture du Sénégal, pays très représentatif de cette zone
tropicale sèche.
Les différents éléments de ces bilans ont été quantifiés de manière précise grâce aux
techniques de marquage isotopique.
Les coefficients réels d’utilisation de l’engrais azoté (pourcentage de l’engrais
azoté consommé par les parties aériennes de la plante) sont en moyenne de 25 %
pour le mil et 35 % pour le maïs. Cet engrais a surtout pour effet de mobiliser l’azote du
sol qui constitue 50 % et 70 % de l’azote total absorbé (NdfS) respectivement par
le maïs et le mil fertilisés. Un pourcentage de 30 à 50 % de l’azote engrais est immobilisé
(NiS) dans le sol et susceptible d’être récupéré par les cultures suivantes. La part de l’azote
absorbée provenant de l’engrais (NdfF) est donc sensiblement plus élevée dans le cas du maïs
que dans celui du mil.
Pour économiser l’azote, une première approche consiste à réduire les pertes de
l’azote engrais, qui peuvent atteindre 40 % de l’apport. L’essentiel de ces pertes est
attribuable à la volatilisation, lorsque l’azote est apporté en surface. La technique de
localisation de l’engrais permet de les réduire très sensiblement, ou même de les annuler, et
d’accroître sensiblement le coefficient réel d’utilisation de l’engrais azoté.
Ainsi, la conclusion majeure de ces études de bilan est que, même en présence
d’engrais, la source principale de l’alimentation azotée des céréales, dans cette zone
tropicale sèche, est le pool d’azote mobilisable du sol qui est représenté par la valeur A.
Ce pool constitue, dans les sols de cette zone, un volant de sécurité essentiel au maintien des
réserves en azote assimilables du sol, que certai5 g
a ronomes désignent sous le terme de
‘pouvoir alimentaire azoté’.
229
Une stratégie efficace pour é!conomiser l’azote est fondée sur l’emploi de techniques
visant à maintenir ce pool à un niwau suffisant.
Grâce à l’azote 15, nous avons testé l’efficacité réelle des techniques recommandées
pour maintenir le niveau de ce pool. Alors que la paille de céréale enfouie n’accroît pas la
valeur A, lies apport,s de matière organique transformke (fumier, colmpost) contribuent
à maintenir le niveau de ce (pool. Ce sont des techniques efficaces, mais dlifficiles à
appliquer dans un contexte a.gricole où l’association agriculture-élevage reste marginale.
En définitive, la légumineuse fixatrice de N,, en rotation avec la céréale, peut être la
meilleure solution pour alimenter ce pool par sa biomasse racinaire, ses pailles restituées
directement (soja) ou indirectement par l’intermédiaire des animaux (arachide). Touitefois, en
ce qui concerne ce dernier point, on est confronté aux difficultés d’une valorisation de:: fumiers
(voir ci-dessus).
La quantification de la fixatiion de N, par la technique de marquage, appliquée à
l’arachide et (au soja., permet de mesurer l’effet des principaux facteurs qui la contrôlent. Nous
avons identifié en outre les voies d’amélioration de cette fixation de N, :
- choix variétal judici’eux (le ipourcentage de N, fixé varie chez le soja de 73 à 81 %
selon la ViNété) ;
- optimisation de l’alimentation en eau, car le pourcentage de N, fixé (NdfFix %)
tombe de 75 à 30 % sous l’effet de la sécheresse et ceci peut être aggravé par des apports
d’engrais en surface ;
- fertilisation phosphatée, dans ces sols souvent carencés en phosphore ;
- inoculation, lorsque le rhizobium spécifique fait défaut, comme c’est le cas pour le
soja. ;
- inoculation par des champignons mycorhiziens :Si le sol en est dépourvu ;
- contrôle de l’azote iminéra.1 dans le sol, qui inhibe la fixation de N, ; cette inhibition
peut être réduite en pratiquant les cultures associées cciréale-légumineuse. Toutefois, en ce
qui conc’erne ce dernier point, on Ipeut prévoir que par sC?Iection on obtiendra des variétés de
légumineuses dont la fixation de IN,, ne sera pas inhibée par l’azote minéral ;
- amendement organique par le fumier ou le compost (I’input net N, fixé est évalué
à 25 kg ha-’ pour chaque apport de fumier estimé à 60 kg N ha-’ en moyenne) ;
- amendement calcique par la chaux (I’input net N,, fixé est évalué pour chaque apport
de chaux ,à 20 kg N ha”).
230
La connaissance de l’ensemble de ces éléments a permis de quantifier les flux d’entrée
et de sortie au niveau de plusieurs systèmes de culture, à partir desquels il est possible de
définir une stratégie d’économie de l’azote.
II se confirme ainsi que, dans la zone tropicale sèche et pour les systèmes de culture
considérés, la légumineuse, outre sa contribution à la production oléagineuse (ou
protéagineuse) et fourragère, est la clé du maintien du bilan azoté des sols cultivés.
S’il est bien connu que l’engrais azoté est un facteur essentiel de la production
céréalière, son efficience dépend du maintien du pool d’azote mobilisable à un niveau
suffisant dans le sol.
Nous montrons, dans le cadre des résultats ici présentés, que ce maintien est
parfaitement possible pour des systèmes ceréale-légumineuse,
sans utilisation massive d’engrais
azoté.
Mais il faut bien être conscient du fait que cette conclusion n’est valable qu’avec des
systèmes de type semi-intensif, permettant des rendements moyens de l’ordre de une à deux
tonnes de grain pour la céréale, et de gousse pour la légumineuse. En effet :
- l’exportation d’azote par la légumineuse doit être inférieure à la fixation de N,, afin
d’entretenir le pool du sol, et ceci n’est compatible qu’avec un certain plafonnement des
rendements,
- les apports d’azote engrais au sol ainsi que toute technique visant à accroître l’azote
minéral et mineralisable sous légumineuse doivent être réduits de façon à ne pas limiter la
fixation de N, aussi longtemps que l’on ne disposera pas de variétés de légumineuses capables
de fixer activement N, en présence d’azote minéral (voir ci-d’essus).
234
B I B L I 0 G R A P H I E
Un certain nombre de rapports ou notes ronéotypés repérés ci-dessous par un
astérisque, en raison de leur intérêt et dans un s,ouci d’information supplémentaire, ont été
cités en dépit de leur non publication.
ADAM G.J., BRIGAUD F., CHARREAU C. et FAUCK R., 1965 -
Connaissance du Sénégal :
climat - sol - végétation. Etude Sénégalaises No9 : CRDS, St. Louis du Sénégal, 3, 65 - 109.
AIEA, 1983 - A guide to the use of nitrogen 15 and radioisotopes in studies af plant nutrition:
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Atomic Energy Agency, Vienna, IAEA-TECDOC-288, 63 p.
ALLARD J.L., BERTHEAU Y., DREVON J.J., SEZE 0. et GANRY F., 1982 - Ressources en résidus
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BALANDREAU J. et DUCERF P., 1978 - Activité nitrogenasique (C*H,) in situ : Mesure, analyse
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BATIONO A., MUGHOGHO S.K., and MOKWUNYE U., 1986 - Agronomie evaluation of
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in sub-saharan Africa. A.U. MOKWUNYE ,and P.L.G. VLEK (eds.), Martinus Nijhoff, Dordrecht,
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BINET P. et BRUNNEL J-P., 1968 - Physiologie végétale II. Collection “Biologie” A. OBRE .
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235
BIRCH HF., 1958 - The effect of soi1 drying on humus decomposition and nitrogen availability.
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BLQNDEIL D., 1967 (b) - Premiers rlésultats sur ka dynamique de l’azote minéral de deux sols
du Sérkgal. In : Colloque sur la fertilité des sols tropicaux. IRAT (ed.), Tananarive 1 O-25 Nov.
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BLONDEIL D., 1970 - Relation entre le “Nanisme jaune” de l’arachide en sol sableux (dior) et
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* voir note en début de page 234.
256
A N N E X E S
. Liste des figures dans le texte
. Liste des figures en annexe
. Tableaux en annexe
. Figures en annexe
258
LISTE DES FIGURRS
Figure 1 : Carte geographigue du Sénégal précisant l’implantation des essais, des isohyètes (1930 à
1960) et de la zone de culture du soja et du rais.
Pigure 2 : Isohyètes correspondant à la p&iode 1968-1987 pour Dambey, Wioro et Séfa et 1972-1987 pour
Thilmakha. Pluviométrie atteinte ou dépassée à la probabilité de 50 %. Isotherues annuelles
et principaux climats d’apréJ ADAHS u (1965).
Figure 3 : Pluviométrie pouvant être atteinte ou dépassée à la probabilité de 20, 50 et 80 %. Stations
de Thilmakha et de Barbey. D’aprés DIAGRR et VANDIEXIMDY, (non publié).
Pigure 4 : Pluviometrie pouvant être atteinte ou dépassée à la probabilité de 20, 50 et 80 %. Stations
de Wioro et de Séfa. D’aprés DIAGRR et VARD-,
non publié).
Figure 5 : ScMua exprimnt les deux ~&Mes de dosage de l’azote 15. D’aprés GUIRAUD (1984).
Figure 6: Sci&a exprimant les deux principaux pools d’azote sol et plante, avec leurs inputs, outputs
et transfert d’azote. DIaprés WRTSRLAAR et GAHRY (1982).
figure 7 : S&&a d’interprétation du bilan de l’engrais azoté dans le système sol-plante.
:Figure 8 : Réponse du uil exprirtée en kg grain (KS) ha’, à l’application de doses croissantes d’azote.
A : sans compost ; B : avec compost. Essai au champ 1.
figure 9 : Réponse du mais exprimée en kg grain (H.S) ha’, à l’application de doses croissantes
d’azote. A : urée en surface ; B : urée en bande. Essai au chaq V.
Figure 10 : Réponse du mais exprimée en kg grain (H.S) ha”, à l’application de doses croissantes
d’azote. A : urée en surface ; B : urée en bande ; C : ur6e en poguet. Essai au champ VII.
Figure 11 : Réponse du rais exprimée en kg grain (H.S) ha”, à l’application de doses croissantes d’azote
- Rssai au champ VII.
259
Figure 12 : a (haut) : variation. des NdfF au cours du temps ;
b U=) : variation1 de N total et de NdfP au cours du temps.
A : sans coupost ; El : avec! compost.
90 N et 30 N : doses d’azote engrais apportées.
Essai au chaup 1.
Figure 13 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol sous culture de mil. Urée apportée
à 30 N et à 90 N sans compcst (A) et avec compost (B) . Bambey , essa:i au champ 1.
Figure 14 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol (NiS %) sous culture de mais. Dose
d’urée apportée à 100 kg IN ha’. Séfa, essai au champ V.
Figure 15 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol (NiS 8) sous cult.ure de mais. Dose
d’urée apportée 100 kg N Iha:‘,, Séfa, essai au champ IV.
Figure 16 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol (NiS %) sous culture de mais. Ibse
d’urée apportée 100 kg N ha-‘. Séfa, essai au champ VI.
Figure 17 : Histogramme des coefficieuts réels d’ut.ilisation de l’azote engrais (CHI %) d’une culture
de mais. Dose d’urée apportée 100 kg N ha ‘. Nioro, essai au champ IV.
Figure 18 : Histograrae des quantités d’azote engrais immobili.sé dans le sol (NiS %) sous culture de
mais. Dose d’urée apport& 100 kg N ha’. Nioro, essai au champ IV.
Figure 19 : Histogramme des pertes d’azote engrais hors du sol. cultivé en mais. Dose d’urée apportée
100 kg N ha’. Nioro, essai au champ IV.
Figure 20 : Profil d’immobilisation de l’azote engrais dans le sol (NiS %) sous culture de mais. Dose
d’urée apportée 100 kg N ha’. Nioro, essai au champ IV.
Figure 21 : Schéma du système utilisé en milieu contrôlé pour la détermination (des pertes par
volatilisation d’ammoniac à partir de l’urée ajoutée.
Figure 22 : Volatilisation ammoniacale de l’ur6e en fonction de la dose appliquée - Essais en milieu
contrôlé.
Figure 23 : Valeur de NdfS du mil sous l’action du compost et de l’urée. Bambey, essai au champ 1.
260
Figure 24 : Schéma exprimant le transfert d’azote de la culture de légumineuse à la culture suivante.
(d’aprés EENZELL et VALLIS 1977)
Figure 25 : Influence de la fume azotée sur le N total, NdfS, NdfP et NdfFix d’une culture d’arachide.
Bambey, essai IX.
Figure 26 : Origine de l’azote absorbe par une culture d’arachide. Baubey, essai IX.
Figure 27 : Absorption relative d’azote 15 par la légurineuse cultivée avec le mil. Baubey, essai
lysimétre X.
Figure 28 : Schéma d’interprétation des effets de la chaux et du fumier sur la régénération de la
fertilité azotée du sol. Thilmakha, essai au champ XI.
Figure 29 : Schéma d’interprétation des effets de la fume phosphatée en surface ou de la non fume
phosphatée (l’une évaluée par rapport à l’autre), sur l’efficacité syubiotigue d’un soja
affecté ou non par une secheresse post-floraison. Séfa, essais au champ XII et XIV.
Figure 30 : Relation entre NdfFix de l’arachide (kg N ha”) et la pluviotitrie (n an ‘) (en trait
interrompu variation conconitante de N total.
A3 : traitements 2, 3, 5, 6, 7 et 8, essai au chaup XIII
A2 : traitenents 4, 7 et 11, essai au chanp IX
AI : GANliY et WEY (1977).
Vigure 31 : Evolution en cours de cycle du soja, de N total et de NdfPix exprinés en kg N ha-’ en
présence ou absence de la funure phosphatée. RI, R5 et R8 : stades reproductifs - Sofa,
essai au champ XII.
Figure 32 : Variation du $ NdfFix, du % NdfS et du % NdfF chez le soja, l’arachide sous l’action de
différents facteurs : hydrigue (soja et arachide) ;inoculation par une souche Bradyrhieobim!
iawnicum t Glouus nosseae (soja) ; fwure azotée starter (arachide). Le diarètre des
cercles est proportionnel au N total des plantes. Les numéros (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
et (8) correspondent aux essais au chaq suivants : N* XII, XII, IX, XIII, XIII, IX et IX;
le nunéro (4) correspond a la référence (GANRY et al. 1982).
2 6 1
Fiqure 33 : Schéma exprimant les principaux inputs, outputs et transferts azotks dans un système
cultural léqumineust:-cérale.
Figure 34 : Schéma exprinant les principaux inpub, outputs et transferts azotis dans un système
cultural arachide41 &l.ioré à Bambey. Essais 1 et XIII en 1975.
2 6 2
LISTE DES FIGURES EN ANNEXE
Figure 1 A
: Pluviométrie de Bambey en 1975 et cycle végétatif du mil. Pluie cumulée tous les trois
jours. Pt = prélèvement de plantes ; Nl, 82 et N3 = apport urée marque avec 15N sur mil.
Essai au champ 1.
Figure 2 A : Pluviométrie de Bambey en 1977 et cycle végétatif du mil. Pluie cumulée tous les trois
jours. N2 et N3 = apport urée marquée avec 15N sur mil. Essai au champ II.
Figure 3 A
: Pluviométrie de Dambey en 1980 et cycle végétatif du mil. Pluie cumulée tous les trois
jours. Pt = prélèvements de solution du sol. N2 et N3 = apport sulfate marqué avec 15N
sur mil. Essai au champ III.
Figure 4 A
: Pluviométrie à Nioro en 1978 et cycle végétatif du mais. Pluie cumulée tous les trois
jours. N2 et N3 = apport urée marquée avec 15N sur mais. Essai au champ IV.
Figure 5 A
: Pluviométrie à Séfa en 1983 et cycle végétatif du mais. Pluie cumulée tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 apport urée marquée 15N sur mais. Essai au champ V.
??
l?igure 6 A
: Pluviométrie à Séfa en 1984 et cycle végétatif du mais. Pluie cumulée tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 = apports urée marquée 15N sur mais. Essai au champ V.
Rigure 7 A : Pluviométrie à Séfa en 1985 et cycle végétatif du mais. Pluie cumulée tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 = apports urée marquée avec 15N sur mais. Essai au champ VII.
l?igure 8 A : Pluviométrie de Thilmakha en 1983 et cycle végétatif de l’arachide. Essai au champ IX.
:Figure 9 A : Pluviométrie de Banbey en 1974 et cycle végétatif de l’arachide. Essai au champ IX.
Pigure 10 A
: Pluviométrie de Bambey en 1975 et cycle végétatif de l’arachide. Essai au champ XIII.
:Figure 11 A : Pluviométrie de Séfa en 1980 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Essai au champ XII.
Figure 12 A
: Pluviométrie de Séfa en 1981 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Essai au champ VIII.
263
Figure 13 A
: Pluviométrie de !%fa en 1982 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Essai au champ XIV.
Figure 14 Aa : Plan d’une parcelle principale. Essai aux champ 1.
Figure 14 Ab : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ 1,
Figure 15 A
: Plan des sous-parcelles azote 15, Essai aux champ II et III.
Figure 16 A
: Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ IV, V, VI et VII.
Figure 17 Aa : Dispositif de l’essai azote 15 au champ (cinq variétés de soja et deux cultures de
référence à deux niveaux d’azote). Essai au champ VIII.
Figure 17 Ab
: Plan d’une sous-parcelle azote 15. Essai aux champ VIII.
Figure 17 Ac : Dispositif de l’essai rendement (cinq variétés ‘de soja à trois niveaux d’azote). Essai
au champ VIII.
Figure 17 Ad : Plan d’une parcelle de rendement (essai rendement). Essai aux champ VIII.
Figure 18 A
: Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ IX et XIII.
Figure 19 Aa : Plan des parcelle principale et sous-parcelle azote 15. Essai aux champ XI.
Figure 19 Ab : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai au champ XI.
Figure 20 A
: Dispositif expérimental de l’essai au champ XII.
Figure 21 Aa : Plan d’ensemble dje l’essai. au champ XIV.
Figure 21 Ab : Plan d’une parcelle princi,pale. Essai au champ XIV.
Figure 21 Ac : Plan d’une sous-parcelle. Essai au champ XIV.
264
Tableau 1A : Analyse statistique de la pluviométrie (d'après
DIAGNE et VANDERSCHMIDT, non publié)
STATION : THILMAKHA
PERIODE : 1972-1987
PLUIES ATTEINTES OU DEPASSEES EN XWl
Décade
Minimum
8 ans/10
5 ans/10
2 ans/10
Maximum
1
0
0
0
0
0
Mai 2
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
1
0
0
0
4.3
36.7
Juin 2
0
0
0
16.2
37.0
3
0
0
1.8
25.1
53.0
1
0
0
11.8
24.4
45.8
Juil. 2
0
0
19.1
39.6
88.0
3
0
6.2
21.5
49.4
147.0
1
0
9.8
51.7
90.6
221.0
Août 2
0
3.4
20.9
55.3
83.5
3
2.0
17.9
47.7
87.9
161.2
1
0
18.5
38.3
63.2
82.5
Sept. 2
0
6.4
33.8
51.8
1OQ.O
3
0
1.4
10.1
39.3
14'9.7
1
0
0
7.5
20.2
34.0
oct. 2
0
0
0
10.6
23.5
3
0
0
0
0
11.0
1
0
0
0
0
0
Nov 2
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
-
-~
ANNEE
206.1
250.2
327.3
436.8
593.7
Tableau 1A : Analyse statistique de la pluviométrie (d'après
DIAGNE et VANDERSCHMIDT, non publié)
STATION : BAMBEY
PERIODE : 1968-1987
PLUIES ATTEINTES OU DEPASSEES EN mm
Décade
Minimum
8 alTlS/lO
5 ans/10
2 ans./10
Maximum
1
0
0
0
0
1.1
Mai 2
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
1.7
1
0
0
0
1.3
,47.8
Juin 2
0
0
0
8.1
iB1.5
3
0
0
0.4
23.1
44.1
1
0
0.2
8.1
42.6
.67.2
Juil..2
0
1.1
19.1
62.0
89.6
3
0
18.1
35.6
75.8
'38.2
1
0
1.7.9
38.8
95.3
1,41.3
Août 2
0
14.0
48.8
97.1
186.2
3
7.0
24.0
41.9
102.8
157.4
1
9.4
25.7
61.5
120.9
161.8
Sept.2
5.6
17.1
46.2
79.7
1'77.9
3
1.8
6.9
20.2
80.4
1.57.9
1
0
0.1
9.4
25.7
35.9
oct. 2
0
0
1.8
18.1
50.8
3
0
0
0
1.1
54.0
1
0
0
0
0
0.8
Nov. 2
0
0
0
0
0.6
3
0
0
0
0
25.1
ANNEE
316.6
378.4
438.5
553.1
695.6
266
TABLEAU 2A : Analyse statistique de la pluviométrie (d'après
DIAGNE et VANDERSCHMIDT, non publié
STATION : NIORO DU RIP
PERIODE : 1968-87
-
PLUIES ATTEINTES OU DEPASSEES EN mm
Dkade
Minimum
8 ans/10
5 ans/10
2 ans/10
Mimimum
1
0
0
0
0
0
Mai 2
0
0
0
0
10.3
3
0
0
0
0.9
15.3
1
0
0
2.0
30.8
76.7
Juin 2
0
0
5.8
33.0
145.5
3
0
2.2
24.4
34.0
86.3
1
4.0
10.5
34.7
59.9
78.7
Juil. 2
0
16.8
54.4
101.8
171.3
3
0.1
22.9
58.5
114.7
167.5
1
4.5
27.4
66.9
99.1
253.0
Août 2
5.7
20.7
54.8
120.2
171.6
3
16.2
26.3
73.6
144.5
237.0
1
7.4
24.2
70.4
119.5
148.1
Sept. 2
9.7
33.6
64.4
118.0
140.7
3
0
8.4
27.8
70.1
84.9
1
0
4.6
15.5
41.1
100.0
oct. 2
0
0.3
12.0
30.9
47.7
3
0
0
0
0
14.5
1
0
0
0
0
0
Nov. 2
0
0
0
0
0.4
3
0
0
0
0
55.0
417.5
821.6
1015.8
BIBLEAU 2A : Analyse statistique de Ila pluviométrie (d'après
DIAGNE et VANDERSCHMIDT, non publié
STATION : SEFA
PERIODE : 1908-1987
PLUIES .A'l?TEINTES OU DEPE'ASSEES EN nm
Dkcade
Minimum
8 ans/10
5 ans,/10
2 ans/10
M:aximum
1
0
0
0
0
1 4 . 4
Mai 2
0
0
0
1.1
7 . 1
3
0
0
2 . 7
2 3 . 4
8 2 . 1
1
0
8 . 7
1 8 . 5
53..6
79.3
Juin 2
0
1 . 2
2 0 . 2
48..7
7 7 . 5
3
0 . 2
6 . 8
4 0 . 7
6 0 . 7
141.5
1
5 . 7
2 6 . 7
6 7 . 1
97<,1
1 6 6 . 2
Juil.2
2 2 . 1
39.8
91.0
128.,9
2 2 6 . 4
3
1 6 . 6
4 6 . 1
92.5
134,,6
5 0 3 . 6
1
4 . 3
4 5 . 6
68.1
129.,8
1 7 2 . 0
Août 2
1 . 8
3 7 . 0
8 3 . 6
114.,4
1 6 7 . 4
3
1 8 . 2
4 8 . 5
1 2 1 . 6
176,,2
289.0
1
3 5 . 5
41.0
8 1 . 2
144.,2
188.2
Sept.2
4 . 3
4 4 . 8
72.9
123,.7
151.9
3
7 . 0
2 8 . 1
5 7 . 4
73,,0
141.8
1
0
7 . 4
29.6
48,,9
:Lo5.5
Oct. 2
0
6 . 7
20.9
43-S
7 6 . 5
3
0
0
Q
17<.7
6 4 . 1
1
0
0
cl
3 ,, 6
2 6 . 8
Nov. 2
0
0
0
0
0 . 5
3
0
0
0
0
4 0 . 3
-
-
-
-
-
.
--.---
-y---
ANNEE
6 4 8 . 2
745.7
959.6
1 0 8 8 . 7
1 4 8 4 . 2
-
-
-
-
-
-
-
-
I_
-
-
-
-
-
-
268
:Tableau JA
: Quantité et pourcentage ae l'azote 15 de l'engrais marqué aosorbé à trois
stades végétatifs dans la plante entière - Mil variété. syn.1. Bambey, essai I
I
/ Poids sec 1 N total
E %
NdfF X
Q 15N ’
CRU%
;
kg ha-l ,
kg ha'1
g ha-1
I
1
i
7.46
0.091
2.8
6.94
1
3. 7
i
--_ ' -~--
I
6.52
0.117
3.6
7.60
!
s4.0
i
/
7.53
0.267
8.3
l
I
6.98
11.6
; 26.19
f 4.6
;
I
L-
)
923.0
)
22.98
0.324
0.548
17.1
91.34
16.1
/
32.5
1314.79
1
18.5
1
-i.--I
1.133
35.3
/ 293.31
'
17.2
)
/
0.247
7.7
0.347
10.8
/ .$2
14.2
1208.91
/
12.2
I
i
I
W
+
1.2 1
3200.0
1
l
45.77
I
o-455
9 0 N
I
I
I
l
I 0
i 2398.5 1 32.69
) 0.599
1 18.7
j 195.9 i 11.5 /
l
1
-!
I
Pour les données .concernant l'azote apporté, voir tableau 5pogo 39.
Le témoin ON donne.en N total kg ha- Lrespectivement avec et sans compost : démariage : 6,2 et 5,:. ;
montaison : 17,2 et 7,l ; épiaison : 19,Q et 8,0.
Chaque valeur est la moyenne de 5 répétitions.
269
Tableau 44 :
- - - -
Quantité et pourcentage ae l'azote 15 de 1 'enqrais marqué absorbti! dans les
deux principaux Organes du mil variété syn. 1 au stade floraison. Bambey,
essai 1.
------
._-
~~---
.-
Poids sec ' N total
I
Q :bN
I
/
I
E%
NdfF %
kg ha-l
/
kg ha-1
- - . - - - - - - - + - - - - --_ 1 g ha-l / CPU %
---..------ /
I
I
3073.3 31.28
/
o"134
4.2
1 4I.76
1
4.42
l
I
I
'
30N
+- ---~ -_-__-- -._------
- + -.----. ;-
- /
2
I
I 0
21245.9 15.93
1 0.302
I
9.4
1
48.05
I
5.08 i
I-. -----I L + - - - - - / -
-
-j---.1
4055.6
' 46.77
' 0.531
1
16.6
1 248.53 t
a.77
l i=
-.-~- I
9 0 N
-
-
-+-----I
-
-
- ; ----. /
l
L---_-:
3554.1
'
i33.00
' 0.612
/
19.1
l
201..9
l
7.12
-
-
-
- l~~l_~-~-j
--;----;
-
I
/
!528.2
I
7.09
' 0.632
l
19.7
I 44.83
I
4.74
I
-
-
-
- l----+--++__+
I
30N
I
445.3
l 6.43 I 0.693 / 21*g t 44.56 t 4.72
1
i
-
-
-
- 1----l----
-++
I
!316.7
I
:15-g4
1 0.967
1 30.1
I
154-22
1 5.40 ,
I
90 N
---~ ---~~.~--'
l
I
-~- ----.
l
I
/-----
!311.1
I
:14*78
1
1.:372
I
42.7
I
2oi!*7g
i 7.15
I
-
-
-
- ~l_l -.--
~ ~- ----./.-___;
3601.5
1
38.37
1 0.226
/
7.0
/ ah.59
I
9.1
I
--.-+
30 N
--+~~~~____~____.j
/
-1
2691.2
I
22*36
I
o.414
1
12-g
I
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/ 9.80
t
_-.- -~
-.-_ ---_
----.
~~I
I
1
I
/
k989.9
1 62.71
'
0.642
/
20.0
1 402.75
/ 14.2
l
--.-- l ---_.- l
90 N
---~ j---_/_----.j_+
I
l
/
)
4465.2 '
47. 78
j 0.847
/
26.4
' 404.69 ' 14.3 /
IL___ 1
I
I
I
1
I
.----_-_-.--I_.---,-I___I-- I
/
---.l_--l_-
Pour les données concernant l'azote apportévoir tableau 5 pas@ 79
Le témoin ON donne,en N total kg ha-l ,pour la plante entière,respectivement avec et sans compost :22,5 et 10,1.
Chaque valeur est la moyenne de 5 répétitions.
270
Tableau 5A
--~ : Quantité et pourcentage de l'azote 15 de l'engrais marqué absorbci dans
I.es principaux organes du mil variété syn. 1 au stade de maturité. Bambey,
essai 1.
--
-7
' Poids sec
N total
Q
15N
’
,
E %
NdfF %
g ha-l
!
:RU
%
j
kg ha-l
kg ha-l
r
-
-
~~
I
/
---
---I
+
I
5548.8
19.91
T
0.298
9.3
59.29
1
6.27
:
- -
/
-
-
-
: .---__---
a:
j 30N
-4
/
0
'
3548.0
12.46
0.421
13.1
52.40 j
5.54
;
1
+
'
8895.3
56.43
0.626
1 9 . 5
353.52
12.47
i
90 N
-L---q
.- I
I
0
'
6628.9
27.38
0.604
25.1
220.28 (
7.77
j
-
-
_-.-+
-4
+
'
1244.8
10.51
0.387
12.1
40.71
4.31
j
30 N
-
-
--~ l
1
I
0
'
686.6
6.33
0.574
17-Y
36.34
3.85
j
I
-.
I
/
+ '
1603.0
14.50
0.777
24.2
112068
3.97
/
90 N
---/ -
- -__/
I
-
0 '
1262.2
11.40
1.170
36.5
'
133.,47
4.71
'
I -- --+
I
+
’
1 3 9 2 . 0
1 9 . 3 0
0.362
11.3
i 69.84
7.39
i
30 N
+- - - - -
I
0
’
1 1 3 0 . 0
1 4 . 3 2
0.645
20.1
92.35
9.77
/
_---/
I
+
/
2154.0
3 2 . 9 4
0.920
28.7
303.12
10.69
I
i
90 N
1
1 8 9 6 . 0
27.60
1.200
37.4
331.15
y 11.68 1
I_
~-- I-m_t
8185.6
49.70
0.342
10.6
1 6 9 . 8 4
18.0
1
(
/
30 N
-_I- -
-
-
I-
5364.6
33.11
' 0.547
1 8 1 . 0 9
1 9 . 2
I
-
-
-
-’
12652.3
103.87
; 0.741
23.1
7 6 9 . 3 2
.?7.1
I
90 N
~-
9787.1
66.38
-~
Pour les données concernant l'azoteapporté voir tableau 5f~uy4 43 a
Le témoin ON donne,en N total kg ha-l,pour la plante entière,respectivement avec et sans compost : 36,7 et lg,4,
Chaque valeur est la moyenne de 5 répétitions. Les rendements M.S. sont ceux obtenus dans la nparceile de
prélèvement pour rendement M.S. en cours de cyclelt (figure 14 Aa en annexe).
271
Tableau-*/4 : Quantité et pourcentage de l'azote 15 de 1'engral.s marqué absorbé dans les
quatre
principaux organes du maïs. f)éf'a, essai V, 1983.
-~---
-.--
~~-------
-Ï
l
I
Poids sec
N total
Traitement
Q 3.5N
i
E%
% Ndff 1
CRU %
kg ha-1
kg ha-l
g ha-l
---.-- .---.- I.--._-_ I
I
L-
.I ---‘-----
I
50.57
/
2.52
52.3
1
1274.28
26.49
'C.'Z
.---
-~_
l
-----__--.- .~--.j.-+----
- - - - - - -
LZ‘5
/Bande
4308.04,
63.10
1
2.86
l 59.4 1
1804.70
37.50
I
---__-__-.~ .----)
j-----l-l_l
-j
$ ISurface 1
2508.78
22.49
59.6
1
645.46
IA
13.41
2+5 1
I
.-~
-.-_ -
-
-
I 2-87
.j
I
.r
-
-
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3
ih
-1
2
1Bande
I
2866.66’
27.59
1 2 . 9 7
61..
752.00
15.62
-
I .--.1.
L-_-1 -.-
lb-face 1
1523.30’
6.34
I
WI
49.8
1
L52.2
3.16
z
1_--1
--_.I - - - - -/ 2-40
.---./
/------ll.-
R:
cz
IBande
I
2068.90
8.37
1 2.71
I 55.3 I
229.89
-1
4.77
--- L-1
--- I - - - - - I .---./._ - - j - - -
- - - - - - -
-/
isurface i
1007.80
.i
rn
2.89
51..7
I
72.00
1.50
a,.r?
I
- - -
I 2*4g
-1.
k-
--~---.-
.---
.I
IBande
1284.40
--.-+
--- 4.01 1 2.70 I 5’6.. 3 1 1118.44 i 2.25
I
./
~surface
------j.-.-~_+----l------
.I
8410.99
82.29
54.0
l
21.43.9
5 .- L
2,c>
.--- _----
./.
1 2.60
-------.--
,-._---1.
/ 44-60
-+---- ---_l
;T
' /Bande
10528.00
103.07
/ 2.81
l 58.4 I
2895.13
i 6 0 . 2 2
I
-~---
I
-..-_-.-------..--~---
!-
l
l
~---~-- .---.--- -
Azote apporté
= 100 kg N ha-1 sous forme d'urée avec E % = 4.81
Le tdmoin ON donne 19,12 kg N total ha-1 pour la plante entière.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
272
Tableau 7A : Quantité et pourcentage de l'azote 15 de l'engrais marqué absorbé dans les
quatre principaux organes du maïs, Séfa, essai VI, 198~.---,_ --.-
l-
l
N total
Q 15N
Traitements
Poids sec
1 E% / NdfF%i
/
CRU%
/
kg ha-l
kg ha-l
g ha-l
l
I
I
l
I
l
;-----:
Surface 1
2870.0
971.33
j i 1.8.80
2
.r2
Bande
3508.9
1752.78
’ 34.35
”
I---J
Poquet
4046.7
62.67
2040.11
-
-
2227.8
54.91
472.55
2622.2
64.27
733.89
/
I
i.4.48
2818.9
61.48
817.11
i6.01
--i
Surface
943.3
3.69
51.73
95.89
1.85
’
-
-
,--.
s
m
Bande
1280.0
6.01
61.08
184.55
i=
Poquet
1480.0
6.43
59.09
’
191.11
j
3-77
j
Surface
964.4
3.33
47.15
’
79.00
I
1.53
’
-
-
-
-
-
VI
Bande
1080.0
3.87
2
I- 3.31
65.86
128.00
d
I
Poquet
1181.1
3.9ii
123.89
i 2.45
i
.-
‘_---.-...-
Surface
7005.5
64.95
/- 2.33
46.36
1513.44
j 31.35
- --~
65.46
2793.89
I
!i4.98
=I
l
Id-
/p1-----
s
1 Poquet
(
9415.5
I
1.01.59
1 3.12
62.08
1 3169.55
1
62 .
113
Azote apporté
= 100 kg N ha-l sous forme d'urée avec E % = 5.03
Le témoin ON donne 9,61 kg N total ha-l.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
2713
Tableau 8A : Quantité et pourcentage de l'azote 15 de l'engrais Inarqué absorb6
dans les
I_--.
cluatre principaux organes du maïs, séfa, essai VII, 1'385.
4
I
I
/
l
I
I
l
I
-1
1
Traitements
1
Poids sec
I
N total
1
EO
;
N dfF % ;
Q 15N
CRU %
kg ha-i j
kg
i-r1
l
--I_-.-
I
) 2 -ha-1
-
.- -
j-----;;.,,,, 1
2567
l
34.78
i
2.47 j 50.48 ;
860.00
17.14
I
I
.-- l_y----I --__ I
I---- !-
3078
32.91
-
-
-
-
3567
34.30
--
I
I
,Surface t
1567
--
--
4.32
-
1667
6.10
-
-
~-
-
1944
7.69
-
L-
Surface
911
1.57
I -- _--
-
989
2.73
-
-
-
-
1211
3.64
-
-
--
1033
1.43
-
-
-
1300
5.17
-
-
-
1644 --
5.09
-
6078
24.46
-
7033
46.91
-
-
.
-
8367
50.72 i
Azote apporté
= 100 kg N ha-l
sous forme d'urée avec E % .= 4.90.
Le témoin ON donne 6,44
kg N total bit-1.
Chaque valeur est la moyenne de 6 réptititions.
Tableau .9& : Quantité et pourcentage d'azote 15'de i'engrais marqué immobilisé(NiS)dans les différents horizons du sol. Bambey,
essai 1.
1
- lI
30 N
1 Horizon
1
I
I
Avec compost
Sans compost
Avec compost
Sans compost
Ntotal ' E X 1 Q 15N : NiS %
:g ha-1 1
, g ha-l
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1
O-20
)0.270) 811 ' 0.053 ' 431 ' 45.6
640
1 0.151 [ 968
34.2
i
I---+-+-
I
1-+--
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-
i 20-40
[0.169]
541
) 0.019 ( 102
( 10.8
469
( 0.035 ' 165
5.8
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--L..-'-.?-
i 40-80
10.152; 974
10.010 1
95
1 10.0
813
1 0.020 f 165
î
5.a
I.--
-I-I-I-
) 80-120
0.103 1 656
1 0.000 1
2.6
I
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I
I
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I
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I
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50.5
\\
I 48.4
1 O-120
I
I
I
I
I
l
I
I
I
Pour les données concernant l'azoteapporté voir tableau SPUyc3 +J*
N % du sol en début d’expérience (1971) : 0,021 < N % < 0,024.
Chaque valeur est la moyenne deS répetitions.
Tableau
: Quanti té et pourcentage: d’azote 15 de 1 ‘engrais marqué immobilisé (MG) clans les cilffe’rents horizons du sol
s o u s maPs . Séfa, e s s a i \\J B 1383.
I
I
En surface
1
l
En bande
I
'
Horizon
I
I
I
'
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I
I
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i
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I
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1
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I
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kg ha-l
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I
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1
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I
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I
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I
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I
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, 0.270
l
6 1 9
I
0.151
' 936
1
19.4
I
1
l
I
l
I
I
I
I
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I
I
I
I
I
1
l
1
l
1
I
I
15-30
1
0.270
I
624
I
0.035
I
2 1 8
I 4.5
, 0.269 ,
617
I
0.038
i 234
I
4.9
I
I
I
I
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I
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I
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I
1
I
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I
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i
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1
0.0172
1
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I
4.1
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1
1170
I
0.0181 1
212
l
4.4
1
I
I
I
I
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I
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I
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I
I
I
l
I
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I
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I
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l
0.0129
i
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i
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i
1134
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122
I
2.5
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I
1
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I
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1
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I
0.259
/
1103
/
0.0108
I
119
1 2.5
1 0.271
l
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l
0.0113 i
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i
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1
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I
I
l
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1
I
I
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I
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3.5 ! 0,300
I
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0.0168 !
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1
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/
l
I
I
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1
I
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l
I
I
I
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I
I
I
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I>L"I
ajporté : vûir tableaü
6# .
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
T a b l e a u Ii,4 : Q u a n t i t é e t p o u r c e n t a g e d ’ a z o t e 1 5 d e l ’ e n g r a i s m a r q u é immobi lisé(NIS) d a n s l e s aifférer;ts horizons a u sol
s o u s m a ï s . Séfa, essai VI, 1984.
I
I
I
I
Surface
Paquet
I
I
Horizon
/
I
Bande
I
I
I
I
I
I
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'
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N 46,
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1 Q 15N
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I
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l
I
I
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1
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I
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1 783 1 15.5 1
0.270
/
620
1 0.118
I
732
I
18.6
I 0.282
1
647
l 0.125
i
809
1 16.7
1
l
1
I
I
I
l
I
I
I
I
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l
I
I
I
-
-
I
I
I
I
I
I
l
l
l
I
l
I
I
I
I
l
15-30
1 0.269
1
617 1
0.024
1
148 1 2.9 1 0.234
1
537
1 0.0366
1
196
1
4.2
1 0.264
1
606
I 0.029
l
176
1
3.0
1
l
I
I
l
I
l
I
I
l
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I
I
I
I
I
I
I
-
-
l
I
l
I
I
I
I
I
I
l
l
I
l
I
I
I
30-60
1 0.297
1 1363
/
0.0136
1
185 I 3.8 1
0.273
1 1253
1 0.0141
1
177
1
3.7
I 0.295
I 1354
; 0.016
;
217
I
4.3
1
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I
I
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I
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I
I
I
I
I
I
2
I
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l
l
I
I
I
I
I
l
I
I
60-90
1 0.306
1 1285
I
0.0166
/
213 I 4.2 I
0.283
I 1189
1 0.0157
/
187
/
3.7
1 0.288
1 1210
I 0.010
I
121
1
2.8
(
I
I
I
I
L--~-l
I
I
l
I
I
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I
l
I
/
l
l
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l
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l
l
I
l
I
I
l
l
l
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I 0.293
I 1248
I 0.0134
1
167 1 3.3 1 0.272
1 1180
1 0.0120
1
142
1
2.8
I 0.279
l 1188
I 0.015
I
178
I
3.6
1
I
I
I
I
I
l
l
l
l
I
l
l
I
I
I
I
I
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1
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1
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I
I
l
I
I
I
l
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I
I
I
I 120-150
0.278
1168
0.0095
111 2.2 1
0.276
1 1159
1 0.0101
1
117
1
2.5
1 0.269
1 1130
0.010
I
113
1
2.3
1
I
I
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I
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Total
I
l
I 6337
/
1 1607
1 31.9
1
; 5938
:
1551
35.5
1 6135
1 0.026
1 1614
1
32.7
1
I
O-150
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
l
I
I
I
I
Azote apporté: voir tableau 7A.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
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2 :: ::
Tableau 13k~ : Quantité et pourcentage ae l'azote 15 de l'engrais marqué absorl%
dans les différents organes du ma.î S
Nioro, essai IV.
Grains
Rachis + Spathes
Tiges + feuilles
Total plante
-1
'oids
Wotal
E %
NdfFiQ15N 1.
oids
Itotal
Poids
Kota11 E % T
Poids Ntotal NdfF 1 QlsN,,
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!CRU X
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‘9
1
I
l
sec
l
(CRU % kgN t
'g
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kg ha-
g ha-11
g ha-1 la-1 I
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kg
kg
kg 1
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'ha-1
ha-l
ha-l 1
-I-
- / - -
-
-
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1.84
42
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1702
Y-7l-E
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40
124 2.7
2807
24.3 1 1.78
41
1 434 19.5
8219
84.0 1 1.81 i - j - i - 33.4
147 1
/
l
I *
I
I
I
l
l
I
59.2
1.75
40
1037 122.8
1635
6.6 1 1.81
42
129 2.6
2918
22.21 1.71
39
1 380 1 8.9
8593
88.0 1 1.75
40 11540 33.8
155 )
I
I
I
l
I
l
l
I
44
41
134
I
3769
55.9
1.90
1062 123.3
1858
7.6 1 1.78
2.9
2860
25.0 1 1.75
40
j 438 j 9.6
8487
88.4 / 1.84
42 / 1627
35.7
143 1
I
I
I
I
I
l
I
I
131 )
lu
58.6
2.00
46
1172 125.7
1587
5.3 1 1.83
42
97 2.1
3024
24.0 ( 1.80
41
) 426 1 9.3
8530
87.9 1 1.93
44 11697 37.2
I
2
l
I
I
l
I
l
I
3968
57.7
1.81
42
1045 122.8
1788
6.1 1 1.74
40
107 2.4
2893
21.6 1 1.65 I 38 1 340 ) 7.5 8649 84.7 1 1.77 41 11498 32.9 152 1
I
l
l
l
I
I
I
I
3723
57.3
1.88
43
1080 123.7
1695
6.4 1 1.75
40
112 2.5
2941
21.01 1.77 l 41 (372 18.2 8359 84.9 1 1.84 42 ( 1561 34.3 143 (
I
I
I
I
I
I
l
I
I
63.1
43
1186 126.0
1696
6s7 ) 1.74
40 ) 116 2.5
24.4 1 1.73 I 40 1 422 1 9.3
8938
94.2 1 1.83
42 11723 37.8
144 )
-
l
I
I
L
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_I-
/-
) Moyenne
8539
87.4 1 1.83
42 11595 35.0
I
I
I
I I
Azote apporté = 105 kg ha-l
E % = 4,34
sous forme d'urée.
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
O-20 cm
20-40 cm
I
40-80 cm
I
80-120 cm
'O-120 cm
1 Ntotad
E %
1 Q 15N 1
1N total
E %
IQ 15N /
<
-
-
/
/
!
!
!
!
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i
I
l
l
/2 i
I 790
0.077 1 605
1
13.2
I 540
I 0.0661 3 5 9 17.9
( 920
(0.030 1 28
1 6.0
i
I 970
0.019 I 18
/ 3.9
I
l
I
I
l
l
I
l
I
I
l
I
l
i
3 /
j
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0.015 !
15
j 3.1
/
I
0.093 I 654
/
14 2
/ 570
t 0.0531 303
1 6.6
1870
10.043 1 34
i 7.3
i
! 980
I
1.
I
I
I
/
I
/
I
1
1
1
I
I
i4 /
i 795
0.076 / 605
j 13.2
i 525
1 0.048/ 288
16.3
1870
10.031 1
I 27
1 6.0
1
/ 920
0.022 i 20
/ 4.4
/
!
l
I
1
!
15 i
/ 756
0.079 i 598
1
13.1
/ 535
1 0.0591 317
) 6.9
/
920
iO.030 i 28
1
l 6.0 i/
;
i 930
0.022 / 20
j 4.3
30.3 1
i
/
l
1
/
l
l
l
l
l
I
I
l
l
i i i i
I
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16 I
j 765
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/
11.9
/ 565
/ 0.0461 261
/ 5.7
/
j980
10.026 / 25
1 5.4
1
/ 950
rO.û20 / 19
j
4.1 1
27.1
i
I
1
1
I
I
1
I
I
I
I
I
I
I
I
I
/
/7 I
! 780
0.077 1 598
i
13.0
1 545
1 0.055) 299
1 5.9
1
/ 850
iO.032 i 27
1 4.7
1
1 910
) 0.020 i
18
i
3.9 / 27.5
i
1.E
1
j
l
/
13.;
I
l
16.5
/
1
I 5.9 I
/
I
l
i4.i i29.7
1
__-__.j-_-L
Pûüï 1eS dûlï&eS ~unc,erwin~ 1 ‘&Zûte àppûïté Vûiï tiibleaü ij#,
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
Tableau 15 A : Influence de la variété et de fertilisation azotée sur le rendement M.S et N total du soja au champ. Séfa,
a-....*
ca>a I 11:: *
Traitements
Sous-traitements
principaux
engrais azoté
Grains
Pal: es
Grains + Pailles
variétés
M.S.
N total
N i
M.S.
N total
N %
M.S.
N total
kg ha-l
kg ha-l
kg ha-l
kg ha-l
kg ha-l
kg ha-1
kg ha-l
-
~
0
1708
107.7
6.31
3655
26.6
0.73
5363
134.3
44/A,'73
1;:
1817
115.7
6.37
E:
30.4
0.72
6052
146.1
1955
133.9
6.85
37.7
0.89
6206
171.6
0
1122
69.0
6.15
1695
14.1
0.83
2817
83.0
4173
1;:
1202
74.1
6.16
1765
14.3
0.81
2967
88.4
1312
86.3
6.58
2541
24.2
0.95
3853
110.5
0
1650
112.7
6.83
4199
30.3
0.72
5840
143.0
6321
156.7
22/72
100
1809
1988
123.4
139.4
6.82
7.01
4512
5147
33.3
36.1
;::i
7167
175.5
0
1593
113.9
7.15
4620
31.8
0.69
6212
145.7
26/72
100
1944
139.0
7.15
4193
28.0
0.67
6137
167.0
1886
141.6
7.51
5190
44.0
0.85
7076
185.6
0
1681
111.6
6.64
20.5
0.65
4816
132.1
JUPITER
1::
1765
119.1
6.75
:E
25.1
0.66
5581
144.2
1757
123.8
7.05
4240
27.5
0.65
5997
151.4
p.p.d.s(2) entre les traitements principaux
à l'intérieur d'un même SQUS-
240
17.9
837
9.4
994
23.9
traitement.
p.p.d.s
entre les sous-traitements Zi
l'intérieur d'un même traitement
253
19.0
796
9.3
965
24.8
principal
p.p.d.s
entre moyennes des traitements
173
12.7
748
8.1
861
17.9
principaux
p.p.d,s
entre moyennes des s/traitements
113
8.5
356
4.1
432
11.1
{lj pailles = feuilles + tiges + cosses
(2) p.p.d.s à P = 0.05
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions
Azote apport6 : voir tableau 16A.
Tableau 16A : Silan cie l'azote dans cinq variéLés ae SOJA c.ultivtjëS
aü champ a deün fijveaü;< a'azotc (2U i'j et ?OU !uj.
Sefa, essai Viii.
Variété
Organe
Rendement
N total
(3 15#
NdfF
CRU
Valeur
NdfFix
Ggrej 5 ,-zatc
-
~~~~ _hlbg ha A-1 --
kg M.S. ha - 1
N kg ha-1
%
kg ha'l
%
g ha-i %
kg ha-i %
Sol + fixation
Fixation
%
kg ha-l
-
-
-
-
-
~
-
-
-
44/A/73 Grain
1817
6.37
115.62
0 . 1 2 8 1 4 8 . 3 6 2 . 7 8
3.21
16.05
-._.__
Paille
4 2 3 3
0.72
30.36
0.192 58.38 4.16
1.26
6.30
20 N
Total
6 0 5 0
2.41
145.98
0.142 206.74 3.08
4.47
22.35
6 2 9
487
75,6
110,4
1:)1!
N
Grain
1954
6.85
133.87
0.118 157.34 11.68
15.63
15.63
Paille
4219
0.89
37.68
0 . 1 7 1 6 4 . 8 0 1 6 . 9 3
6.38
6.38
Tübl
C~~I1
,-II ir
roc
13cl 5?
0LU.J
2.77
1/1.3”
û.127
218.74
12.57
22.01
22.û:
“Jd
600
75,6
*-e,..
._--_- ._ _- ---. -
_-.. _.--..
---__ ..^_ __ _ __
_._ _
-_---
.-
Y-u
Grain
1 2 0 2
6.16
74.06
0.146
107.85
3.16
2.34
11.70
LO il
Paille
1 7 6 5
0.81
14.28
0.202
28.84
4.38
0.62
3.10
Total
2966
2.98
88.35
0.155
136.70
3.36
2.96
14.80
5 7 5
4 3 3
7.3, 0
us,3
100 N
6.58
86.26
0.175
150.85 17.33
14.95
14.95
. ^*
^. -.
u.r3
LS-LI
0; 222
53.70
21.98
5.32
5.32
Total
3851
2.87
110.47
0.185
204.55 18.32
20.27
20.27
4 4 6
351
62,6
6Y,2
27/72
Grain
1808
6.82
123.34
0.104
127.81
2.26
2.78
13.90
PJ Ii
Paille
4510
0.73
33.28
0.156
51.83
3.38
1.12
5.60
Total
6318
2.48
156.63
0.115
179.65
2.49
3.90
19.50
7 8 3
641
80,5
126,1
100 N
Grain
1 9 8 7
7.01
139.29
0.116
11.48 11.48
15.99
15.99
Paille
5 1 7 6
0.70
36.11
0.178
64.24 17.62
6.36
6.36
_^^ -
Total
7 1 6 4
2.45
175.40
0.128
225.47 12.67
22.35
22.35
6 8 9
SY4
75,3
ISL,J
~.-.- .----.
Azote apportb : 20,2 kg N ha-l (NH412 504
E% =
4.61
100,2 kg N ha-l (NH412 SO4
E% =
1,Ol
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions
Tableau 17A : suite tableau 16A
Variété
Organe
Rendement
N tota?
Q I!?N
NdFF
mi
Valeur A
NdfFix
engrais azoté
(N kg ha-l)
kg M.S. ha-l
N kg ha-1
%
kg ha"
%
g haer
46
kg ha-1
%
Sol + fixation Fixation %
kg ha-1
-
-
-
-
?6/72
Grain
1943
7.15
138.94
0.075
103.74
1.63
2.26
11.30
20 N
Paille
4191
0.67
27.95
o- 129
36; 19
2.80
0.78
3.90
?
Total
6134
2.72
166.88
0.084
139.93
1.82
3.04
15.20
1079
937
85.6
143.0
Grain
1885
7.51
141.53
0.111
157.61
10.99
15.55
Paille
5188
0.85
43.94
0.166
72.87
16.43
17.22
Total
7073
2.62
185.47
0.124
230.49
12.28
22.77
22.77
j14
619
75.8
140.8
Jupiter
Grain
1764
6.75
110.04
0.136
‘161.43
2.95
3.25
16.25
20 N
'Paille
3815
0.66
25.09
0.184
46.29
3.99
1.00
5.00
Total
5579
2.58
144.14
0.144 207.72
3.12
4.25
21.25
621
479
74.9
108.1
100 N
Grain
1556
7.05
123.78
0.144
168.95
14’. 26
17.65
17.65
Paille
4238
0.65
27.53
0.175
48.21
17.33
4.77
4.77
Total
5794
2.61
151.31
0.143 217.16
14.16
22.42
22.42
606
511
72.2
109.4
N o
Non d .
Grain
374
5.23
20.25
0.590
112.87
12.80
2.59
12.95
20 N
Paille
648
0.78
5.00
0.623
30.68
13.51
0.67
3.35
Total
1022
2.47
25.25
0.569 143.62
12.34
3.26
16.30
142
100 N
Grain
815
5.77
46.62
0.519
243.75
51.39
23.96
23.96
Paille
1239
0.73
9.00
0.508
44.50
50.30
4.53
4.53
Total
2056
2.70
55.62
0.518
288.25
51.29
28.49
28.49
95
Tablea,! 184 : suite tableaux 16A et 17A.
- -
Valeur A
Variété
Organe
Rendement
N total
Q 15N
NdfF
CRU
N kg ha-1
NdfFix
Engrais azoté
N kg ha-l
kg M.S. ha-l
%
kg ha-l %
g ha-l 4:
kg ha-l %
Sol + fixation
Fixation %
kg ha-l
-
-
-
@/A/73
Grain
1819
6.11
111.25
0.098 114.25 2.13
2.37
11.85
non inoculé
Paille
2671
0.65
17.35
0.148 26.25 3.21
0.56
2.80
20 N
Total
4490
128.60
0.104 140.50 2.28
2.93
14.65
857
715
81
104
44/A/73
Cr>in
II Y III
2012
6.12
123.62
n im
10
v. Avv
198.8?
15.84
L.a.1 C8
lO.58
non inoculé
Paille
3121
0.66
20.75
0.213
43.62
21.0’3
4.38
4.38
100 N
Total
5133
2.81
144.37
0.167
242.49 16.60
23.96
23.96
502
407
68
98
Tableau 19 A : Influence variétale sur l'origine de l'azote mobilisé dans le soja cultivé à 2 niveaux d'azote engrais.
Séfa, essai VIII.
Origine de l'azote
Traitements principaux
Sous-traitements
N total
variétés
Cngrais azoté
NdfFix
NdfF
NdfS
kg N ha-l
kg N ha-l
%
kg N ha-l
%
Kg N ha-l
%
Kg N ha-I
44/A/73
20
146,0
75,6
110,4
3,l
495
21,3
31,l
100
171,6
75,6
129,8
12,4
21,3
12,0
20,5
4173
20
88,3
73,o
64,5
333
239
23,7
20,9
100
110,5
62,6
69,2
18,3
20,2
19,l
2’1 , 1
22/72
20
156,7
80,5
126,l
2,5
3,9
ï7,o
26,7
100
175,5
75,3
132,3
12,7
22,2
12,0
..21 ,o
20
167,U
85,6
143,0
1,9
3,l
12,5
20,9
26/72
100
185,6
75,8
140,8
12,2
22,7
12,0
22,l
20
144,2
74,9
108,l
3,l
4,5
22,0
31,6
JUPlTER
100
151,4
72,2
109,4
14,2
21,4
13,6
20,6
p.p.d.s\\ll entre moyennes des traitements principaux
13,6
.p.p.d.s
entre moyennes des sous-traitements
958
p.p.d.s
entre les traitements 20 N
0,7
0,6
p.p.d.s
entre les traitements 100 N
N.S N.S
..-,_ _ _
. -
(1~ p.p.d.s a P = 0.05.
Azote apporté : voir tableau 16 A.
287
Tableau 22 A : Valeur de Ntotal total plante en mg N lysimètre-l, de l'excès
----~
isotopique (%) et au % NdfFix, pour le soja, l';ca&i&
et le mil en culture pure ou associée. Bambey, essai en lysimètre X.
N total
Exclus isotopique
% NdfFix
mg lysimètre-1
%
Pure
Associée
Pur<e
Associée
Pure
Associée
- - . - -
- -
Soja 1
41164
5588
0.025
0.016
86
9 1
(4 pieds)
Soja. 2
8282
7230
0.025
0.008
86
95
(4 pieds)
Arachide 3
3681
2728
0.064
0.026
76
9 0
(2 pieds)
Mil pur(4 pieds) et
53c
217
0.174
0.195
Mit] associé Il pied)
Mil pur(4 pieds) et
53c
150
0.174
0.158
Mil2 associée (1 pied)
Mil pur(2 pieds) et
290
336
0.253
0.272
Mil:;
associé (1 pied)
C.V légumineuse
17.,0
---Al.8 %
-~__-
C.V. mil
23.88
7..5 %
Chaoue valeur est la moyenne de 5 repétitions.
- Scja 1 : non inoculé mais contamination par Bradyrhizobiuajaponicum ayant induit une fixation de N2
-
tardive.
- Scja 2 : inoculé par Bradeium japonicum
- -
-Poids de sol par lysimetre= 70 Kg ; E % azote total sol1 + intervalle de confiance = 0.070 ,+ O.O096(soja)
0.101 tLl.013(arach.J
- Peur le calcul du % NdfFix sellon l'équation 19 page67 , on a pris respectivement pour soja 1, soja 2
et arachide 3, E % = 0,120, E % = 0.170 et E % = 0,263 (E % moyens pondérE:s correspondant aux dix
ly,simètres).
Tableau 20A : Rendements kg t-l.5 ha-l des différents organes v6gétatifs (moyenne de 5 repétitions).
N total i
des différents organes vêgétatifs (moyenne pondérêej
fi.total
kg> ha-l des diffbrents organes végétatifs et de la plante enti&re (moyenne de 6 répêtitionLBqnbey, essai IX:
1.
1
’
’
Rendements mati%re skhe kg ha-l
'b N total
N total kg ha-1
,
'Traitementy
l
l
.---
-
--.
1'
’
7
’
’
’
’
’
’
’
’
’
’
’
’
1432 828 2260 769 1590 2354 1.18 1.86 1.43 1.14 5.57 4.13 ’ 16.SO
’ 16.40 ’ 32.30 ’ ‘L-L
8 . 7 7 8 8 . 5 6 ’ 97.33 ’
129.63
’
~------~-----
-1
’
I
8 9
i
I
I
.------~--~--
-I-
-
Y
-
l
1 1 3 9 1 , 7 3 7 ; 2 1 2 8 , 7 3 0 i - I - 1 5 7 4 , 2 3 1 0
; 14.19
13.71 1 27.90 ’
8.25 ’ 87.04 ’ 95.29 ’
123.19
’
-~~---
~~I
’
11
’
’
’
/
;
1
1405 804 2209 743 1643 2373
0.91
; 1.67
/ 1.19
/ 0.97
;----I--~--
5.65
j 4.22
, 12.79 , 13.43 ; 26.22 ;
7.21 / 92.83 /100.04 ;
126.26 /
I
I
/
I
;
12
I-!-f-I-!-l-
/ i 1383 698
2081
1.23
775 1616 2369
! 1.80
! 1.42
! 0.92
! 5.67
! 4.17
! 17.01 : 12.56 ! 29.57 !
7.13 ! 91.63 ! 98.76 : 128.33 :
-
‘
-
-
-
-
- . I
’
C.V. 112.2 ’ 17.8 ’ 12.5 1 11.1 ’ 11.7 ; 10.7 ’ 9.3
;
8 . 0
’
, 7 . 1
; 18.3 ; 3.1 ; 3.8 ; 15.9 ’ 19.5 ; 14.7 ’ 23.9 ’ 11.5
;
1 1 . 2
Les poids de gousses figurant dans ce tableau sont ceux résultant de la pes8e et non de la somme Cosses + graines.
286
Tableau 21A: Effet de 1 ‘engrais azoté apporté au semis, sur le bilan de 1 ‘azote dans
l’arachide variété 55-437. Bambey, essai IX.
l
I
Traitement
Organe
’ CRU
;Valeur
;Valeur A 1
II
RdfFix
-
-
-
IN total ,
NdfF
( f i x a t i o n T - - I - - -
D 1 Dose N
plante
l
I
A
IN Ik,g ha-l 1
lkg ha-l I %
Ikgha-11
%
l
kg ha-1 l kg ha-l i
%
1k g
ha-l i
I I-
_--;
l
l
l
I
G r a i n s
' 82.72 '
I
l
:
I
1
Coques
1
7.42 l
,ljO<!i
i Tiges
12.78
l
I
I
I
) Feuilles
1
10.49
1
I
I
/
l
l
/
/
i
l
I
I
I
I
I
I
I
l
l
I
1 Total
/ 113.41
I
I
I
‘_
1
I
l
l
-
- -
-
- -
-
-
Ï-l--YI’
'
'
I
I
/
1
Grains
86.18
I
I
2.44 i
2.10 1
14.00
i
I
I
/
l
I
l
1 Coques
1
8.51
1
2.94
I
0.25
I
1.67
I
l
l
/
!
14115FI
I
.
, ?lges
; 12.79 ; 2.66 ; 0.34 ; 2.27 ;
I
I
l
I
1 Feuilles 1 12.02 I
2.16 i
0.26 i
1.73 I
l
1
l
/
l
.l
I
I
I
l
I
I
l
I
l
I
L-‘__- 1 Total
I 119.50
2.47
'
2.95
I
19.7
I_ 592
i - 264
-
l 43.7
-
- t- 52.2
.'
l
l
88.56
4.62
'
4.09
1
13.63
I
I
I
I
/
I
I
' Grains
1
I
I
1
I
/
I
I
I Coques - I a.77
4 . 9 0
l
0.43
I
1.43
I
I
1
I
l
l7l30#
l .
I
I
I
I
l
l
I
, Tiges
I 16.90
5.50
I
0 . 9 3
I
3.10 I
l
I
1
I
I
l
I
I
I Feuilles 1 16.40
4 . 3 9
l
0.72
i
2.40
'
I
I
l
1
I I
l
I
I
I
I
I
I
i
I
v-- 1 Total
I 129.63
I
4.76
'
6.17
I
20.6
I
600
i
272
'
43.2 1. 56.0
_'
'
I
j
I
1
I
Grains
,
87.04
;
11.90
10.36
17.27
I
l
l
l
I
I
I
l
I
I
I l
I Coques
l
a . 2 5
l
1 3 . 7 0
l
1.13 I
1.88
l
I
1
I
/
ilO1 60 # 1
;
)
;
I
;
l
l
I
I I
, Tiges
14.19
13.95
1.98 ,
3.30
I
l
I
/
I
I
l Feuilles
I
13.71
I
1 2 . 1 1
I
1 . 6 6
l
2.77
1
l
I
I
I
I I
l
I
l
I
I
I
I
l
I
1-I . - -1 Total
' 123.19
1
12.28
1
15.13
1
25.2
1
429
I
101
' 20.7
'
25.5
-;
I
I
' Grains
'
84.33
'
23.13
1
I 19.51
'
1
1,
l
I
1 6 . 2 6
I
I
I
l
I
I
I
l C o q u e s
' 7.70 ' 25.06 '
1.93 I
1.61 I
i
l
l
l
120
#
I
I
’
;
’
1
I
I
I
I
Tiges
1 5 . 0 2
2 4 . 6 6
3 . 7 0
3 . 0 8
I
I
I
i
I
I Feuilles
I
1 3 . 2 3
I
2 2 . 6 0
l
2 . 9 9
i
2 . 4 9
l
l
I
I
1
I
I
LA----- i Total
i
l
120.28
;
23.39
'
28.13
i 23.4
;
393
; - - - - 6 5 ; 15.3
,
I
I
I
27.7
I
' Grains
' 39.66
( 10.97 ' 9.1
1.
I
I
1
I
l
l Référence I
l
I
I
I
I
I
mil
I Tiges
'
35.82
i 25.3
i 9.06
i
7.5
i
I
/
I
12 I 1 2 0 II
I
1
I
fcujjles
la. 69
27.7
'
5.17
'
4.3
'
I
/
I
I
l
1
I
I
l
I
I
l
l
I
I
I
l
I
l
I
1
I
I
I
1 Total
i
94.17
1 26.8
1 25.20
1 21.0
I
328
I
l
/
I
‘A.-
4
I
l
I
l
I
I
-
I
-
- I
Rzoze
apporté sous forme d'urée.
Chaque valeur est moyenne de 5 répétitions.
Tableau 22 A -
a---- - Valeur de NizAzal total plante en mg N lysimétre-1, de l'excès
isotopique (X) et au % NdfFix, pour le soia, l'za&ick
et le mil E!n culture pure ou associée. Bambey, essai en lysimètre X.
N total
Exces isotopique
% NdfFix
mg lysimètre-1
%
Pure
Associée
Pure
Associée
Pure
Associée
- -
-
-
-
- -
Soja 1
4164
5588
0.025
0.016
8 6
91
(4 pieds)
Soja 2
8282 7230
0.025
0.008
8 6
95
(4 pieds)
Arac hï de :3
3681
2728
0.064
0.026
7 6
90
(2 pieds)
Mil pur(4 pieds) et
530
217
0.174
0.195
Mill associé0 pied)
Mil pur(4 pieds) et
530
150
0.174
0.158
Mil2 associée(1 pied)
Mil pur(2 pieds) et
290
336
0.253
0.272
Mil3 associé (1 pied)
C.V Iéqumineuse
17.0
- - -
11.8 %
-
-
-
-
C.V. mil
23.8
7.5 %
Chaque valeur est la moyenne de 5 répétitions.
- Soja 1 : non inoculé mais contamination par.Bradyrhizobiumjaponicum
ayant induit une fixation de Nz
tardive.
- So;!a 2 : inoculé par Bradyrhizobium japonicum
-
-
-
-Poids de sol par lysimètre = 70 kg ; E % azol;e total sol + intervalle de confiance 5 Cl.070 $ O.O096(soja)
0.101 :U.O13(arach.)
- Pour le calcul du % NdfFix selon 1"équation 19 page6? , on a pris respectivement pour soja 1, soja 2
et arachide 3, E % = 0,120, E % = O-170 et E % = 0,263 (E % moyens pondérés, correspondant aux dix
lysim&tres).
Tableau 23~ : Effet des amendements sur le bilan de 1 ‘azote dans 1 ‘arachide varieté 55-437
et variété non nodulante. Thilmakha, essai XI.
-
-
-
-
-
-
-
I -
-
I
I
jRendement/RendementI
l Organe M
1 Traitement
s
N,d.f.F
; C.R.U. ;Valeur
\\Valeur
, N.d.f.'ix
, plante * .
I
-1
N total ,
l
;
[kg ha-l
1
%
l A
; ~c,f~~~;‘or-y--T---
,kg ha
,kg ha-l
_
, kg ha-l
(kg ha-l
%
l
-
-
_~ / - - - - _--!
l -
-
-
-
'
-
- 1
'
'
' 0.410 ' 2.95 ;
l
I
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Grains
92.32
4.91
8.34
1
I
l
I
, Témoin 1 Coques '
80.80
I
1.20
l
9.92
l 0.119
I 0.8; I
l
l
I
I
l
l
I
l
.faiTles 744.80
/
I
;
15.95
;
8.55
;
1.364
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9.81
1
l
1
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I
I
l
l
I
I
I
I
I
/
/
I
, Total
917.92
' 22.06
'
8.59
1.89
I 13.6
'
148
' 108 66.7 '
10.8
:
I
I
;
, -- ,
_ _ / - - - - - - -
- - - -
l
I
I
i
l
/
l
1 Grains
I 182.06
'
3.21
'
,
10.04
I
,
0.322
2.32
,
,
I
I
l
, + Chaux 1 coques I 151.35
I
3.46
1
3.76
i 0.130
i 0.93 l
l
l
I
I
, '1296.83
'
I
I
l
Pailles
'
31.53
3.94
I
,
1.242
'
, 8.93
;
l
I
I
l
l
l
I
I
I
l
I
l
I
I
'1630.24
45.04
I
3.75
1.69
12.2
357
'
300 81.6 36.7
i
' Total
1
(
;
1
-
-
;
1
; . ..-y
_---
l
1---Ï---l
l
1 Grains
1 338.10
1
19.72
1
2.13
1
0.419
', 3.02 1
I
I
I
, + Fumier , Coques I 252.09
I
5.87
i
1.92
I 0.113 l 0.81 i
l
1
i
I
l
l
I
'
'Pailles '2478 16 '
I
,
.
,
59.69
;
2.17
1
1.29
1
9.29
;
I
I
/
l
l
I
i
I
l
I
I
l
I
l
I
'
Total
'3068.3
'
85.28
2.13
1.82
13.1
'
I
638
' 74.0 63.1
483
1
1
1
,
1
1L.-
_---
+-Ï----l
' Té,moin
Total
l11436.82 1 22.30 i 65.55 1 14.60
i 17.28
1
40
'
I
I
non nod.
I
I
I
l
l
I
, + Chaux , Total '2339.8
'
46.54
1
57.31
1 26.67
1 34.72 ;
57
i
I
I
I
,nonnod. ,
I
I
l
l
l
l
I
I
I
i Total
2665.40
;
56.70
;
32.95
'
18.65
I 24.28 ;
156
1
l
/
+ Fum.$er
l
l
I
non nod.
-
-
l
I
I
I
I
I
/
_------
Chaque valeur est moyenne de 6 répétitions.
Azote apporté :
sur var. 55-437 =
13,9 kg ha-1
avec E = 4,94 %
sous forme (NH4)2 SO4
sur non nod. =
76,8 kg ha-l
avec E = 0,78 %
sous forme (NH4)2 SO4
La Vale'ur A et le WdfFix exprimés en kg N ha-l sont calculés pour chaque parcelle )I c"est la moyenne de ces
différentes valeurs qui figure dans le tableau ci-dessus. Ceci explique certaines différences entre la valeur
de ce NdfFlx
et celle qui résulte du calcul fait à partir des moyennes pondérées de % NdfF, 'ioutes les moynnes
sont ponderées.
289
Tableau 24A : Effet des engrais azotés et phosphatés sur le bilan de 1'azoi;e dans le
soJa. kariété 44/A/73 au stade floralson et initiation remplissage des
yousses (1.K.I;). Séfa, essai XII.
_-
l
I
l
I
NdfF
'
CRU
'1
; Valeur
/:?;T,: 1 y ' _
'Traitement ' Stade
4 tol:a1 ' - - - - - - -
II
I
%IA
i
1
:g ha-l ; %
'kg ha-l
,
ikg ha-l
,kg ha-l
,
4:
, kg ha-l
_IC-
-
- -~--_ _--
~-- -~. -
-
- -
~
-
;
R, P
I
, floraison ' 2293
I 57.5
!
5.48 ;
3.29
;
19.4
1 309
;
168
’
53.6
j
3 3
1
;R,
l
I
PG
II
I
;
1872
I 46.7
; 7.35
I
3.34
;
19.7
; 237
I
87
' 36.0
;
17
I
I
i
I
’
I
I
'
RG., P
tt
'
1 4 1
/
I
2694
I 64.6
' 48.90
I 31.79
; 26.5
I
l
I
l
25.05
' 20.9
; 150
j
l
I
;
RG, PG
u
1 2145
49.5
1
, 51.60
---!'
I
1. .
- - - - - . I
I
-.
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-~
IR, P
;
I.R.G.
'
3945 ' 106-5
'
i 4.w
'
/
5.53
; 32.5
; 351
/
152
1
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'R, PO
8,
' 2783
'
75-2
' 5.97
'
4.40
' 25.8
' 276
I
8 2
' 28.2
'
21
I
I
'
'
'
'
'
I
;
1
l
l
RG; 'p
4423
106..4
38.0
40.84
34.0
1 9 9
I
I
I
; 3288 ; 83..4 ; 39.0 ) 29.57 / 24.7
l
--I
_--.-----.
R :
inoculé avec bradyrhizobium ;
Ro
non inoculé
P :
avec phosphate ;
Po
sans Phosphate
Azate apporté : R reçoit 17,0 kg N ha"1 (NH412 SO4
E % = 0,76
Ro reçoit 120,O kg N ha-l (NH412 SO4
E % = 4,85
Chaque valeur est la moyenne de 6 répétitions.
290
Tableau 25 A: Effet des engrais azotés e’c phosphatés sur le Dilati ae l’azote clans
le soja. Varlc3.é 44/n/73 au s',ade maturité. Séfa, essai X11.
I
I
Ï
I
/
IFLendement
:Valeur ;Valeur A /
Ndf'fix
I
1 Traitements 1 Organes
,vI.S.
j N total 'f
lfixation ,
.-
l
A
I
I
I
;g ha-l
;kg ha-l ; %
,kg ha-1 ikg ha-l , %
Ikgha-l ,
.---
?
.-
.‘_
I
‘--‘---‘.-_1’
I Inoculé
1
Grain
I
1600
I 99.4
l 2.91
i
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i 18.5 1
I
I
I
1
/
I
I
I
3 4 5 2
/
42.6
(
4 . 5 7
2.12
I
+
i Paille
I
I
12.5
;
i
, phosphate ;,
I
l
l
l
I
I
I
l
I
I
1
I
I
I
l
I
I
l
I
i R, P
1
Total
l
5052
I 1 4 1 . 9
i
3.72
I
5.28
31.0
I
449
I
118
l 26
I
3ï
l
I
l
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l
l
l
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I
l
I
I .--- l -
-1
l
l
l
l
u
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1
I
I
I
I
I
I
I
11
I
I
l
i
l Inoculé
l Grain
1
1280
1 83.7
1 2.69
1
2.25
1 13.2
1
I
I
l
I
I
I
1
I
l
I
l
l
l
l
l
l
1 sans
l paille
1 2872
1 25.0
’
3 . 8 0
1
0.95
1
5.6
1
l
l
l
I
l
I
I
I
l
I
I
I
I
/ phosphate ,l Tota,
1
4152
t 1 0 8 . 7
1 2.86
1
3.20
1 18.8
I
592
l
329
; 55
, 6 2
I
1
R, Pc'
I
I
I
I
l
I
I
I
I
l
l Non
I
I
I
l
I
l
i
l
l
I
l
1 Inoculé
l Grain
1
1448
1 87.9
i 26.5
1 23.33
1
I
I
I
/
l
l
I
I
i +
, Paille
3474
; 26.6
I 30.8 ,
8.81 ;
i phosphate l
I
I
I
l
I
I
I
I
I
;Ro,P
l
1 Total
I 4922
I 114.5
1 27.8
1 32.14
1 26.4
I
3 3 1
I
l
/
l
I
I
I
I
I
I
I
I
1
/-
-
- I
1
l
I
l
l
l
I
I
I
-
-
Non
I
I
I
I
I
I
l--+---l
I
1
i Grain
I
1150
I
72.9
I 35.1
1
25.61
1
21.3
f
I
I
I
I
1 Inoculé
I
I
l
1
l
I
I
l
I
1
1
I
/ Paille
1 2727
I 20.6
i 42.4
I
7.31
7.3
I
I
I
I
/
1 sans
l
I
I
I
I
I
l
I
I
I
/
I phosphate
i
1
’
I
I
I
I
l
1
.
1
I Tota,
I 3877
93.5
, 31 6
28.6
2 6 3
Ro, Po
r
-
-
I
I
l
l
I
l
I
I
,
Azote apporté : voir tableau 24.
Chaque valeur est moyenne de 6 répétitions.
Tableau 26A : Effet des engrais azoté et phosphaté sur la matière s&zhe,
le Ntotal et le P total du soja au stade maturite.
Séfa, essai XII.
RENDEMENT PLANTE ENTIERE
kg ha-1
Traitements
Matière sèche
N total
P total
N
P
Inoculation
Grain
Paille
Total
Grain
Paille
Total
Grain
Paille
Total
kg ha-l
kg ha-l
- ~
-
-
17
0
t
1280
2872
4152
84
25
109
4.7
1‘0
5*?
17
22
t
1600
3452
5052
99
43
142
8.0
2.9
10.9
120
0
0
1150
2929
3877
73
21
94
4.9
1.0
5.9
120
22
0
1448
3474
4922
88
27
115
7.8
2.3
10.1
C.V. %
11
13
12
14
16
13
13
23
14
p.p.d.s.
191
515
684
14.4
5.7
18.8
1.0
0.5
1.4
Tableau 27A : Effet des engrais azote' et phosphate SUT la matiere sfche,
le N-tota? et le P-tota? du soja aux trois principaux stades
végétatifs - Séfa, essai XII.
RENDEMENT PLANTE ENTIERE
kg ha-1
Traitements
Matière seche
N-total
P-total
N
P
Inoculation
Floraison
Remplissage
Maturité
Floraison
Rempl.
Maturité
Flor.
Rempl.
Maturité
kg ha-l
kg ha-1
des gousses
des gous.
des gous.
- -
17
0
+
1872
2783
4152
47
75
109
3.6
4.5
5.7
17
22
t
2293
3945
5052
57
106
142
6.2
9.3
10.9
120
0
0
2145
3288
3877
49
83
94
4.1
5.6
5.9
120
22
0
2694
4423
4922
65
106
115
7.2
9.8
10.1
C.V. %
18
18
12
16
19
13
28
24
14
p.p.d.s.
502
793
684
10.8
21.6
18.8 1.8
2.1
1.4
Tableau 28A :
Ptotalabsorbé, Ntotal abrorhk et !4.S. produite c: cûurs de cycië exprimés en pourcentage de Ptotal, Ntotal et M.S.
à la maturité - Séfa, essai XII.
Traitements
!
l
] Levée
> Floraison
1 Floraison
> Remplissage I Remplissage
? Maturité
,
N ,
p
1
~ lnnrii-
.".""Y
l (Vi!
(Rz)
I in21
gousses (R51 i gousses (R~I
!Q!
!
1 1 ~g ha-i 1 fi;- na-i i~-L‘-
I y
larion
i
!
I
; % N
% M.S.
1
1 26 , 22
l
I
I
17
1
22
,
+
I
5 7
,
40
I
45
!
28
35
33
i
i5
i
25
i
22
i
I
I
I
I
I
I
I
r
1
I
!
!
I
I
I
I
, 120
i
0
i
0
;
70
i
5.2
i
55
,
25
,
36
;
2 9
i 2
i5
i
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
, 120
1 22
,
0
I
71
,
56
!
5 5
1
26
1
25
1
35
i
2
VI> 4
Stades végétatifs
Ri, R5, Rg Stades reproductifs
.
Tableau 29A : Sources d'azote et valeur A du soja au stade floraison - Séfa, essai XII.
1
Traitements
NdfFix
I
NdfS
!
I
I
I
I
N jg ha-l , P kg ha-l I Inoculation
% Ntotal
kg ha-l ' % Ntotal
kg ha-l ' 4: Ntotal
I
II
; 36
; 7.0
I
I
I
l
I
I
17
I
22
I
+
I
54
I 33
l
41
25
I
5.4
I
3.3
I
309
I
I
I
l
I
l
I
I
I
l
I
I
l
I
I
I
I
120
0
l
0
0
I
0
I
5 0
24
( 50.6
’ 25.1
I
150
l I
l
I
l
I
I
I
I
l
I
I
t
I
120
; 22
’
0
Io
IO
1 51
1 33
’ 49.2
1 31.8
141
I
I
I
I
l
I
l
I
I
( NdfFix kg ha-1 : C.V. = 16 % ; ppds = 5.3 kg N ha-l
t
( NdfF
kg ha-l : - pour les traitements 17 N : C.V. = 16 % ; p.p.d.s = 0,92 kg N ha-1
.
i
- pour les traitements 120 N : C.V. = 17 % ; p.p.d.s = Y.3 kg N ha-l
t
Analyse de variante
t
( Valeur "A"
: C.V. = 20 % ; p.p.d.s = 69 kg N ha-1
Azote apporté voir tableau 24A.
- z 2 c”
l-l
I
-
--
--
--
--
-
-
d h
+
-
k%
-
------_-.--
tz
-
-
-
-
<-
_.-
r-l F.
+
..-
:;
.-
:g
-
-
-
--
-.
--
I----
--
--
--
L-4 5s
0
0
0
0
2
.-
.-
.-
-
-
-
.-
-
e x
2
-
0
0
-
0
-
2
295
.
.
Traftements
NdfFix
NdfS
NdfF
Valeur A
N kg ha-1
P kg ha-l
Inoculation
% Nt
kg ha-l
4: Nt
kg ha-1
a: Nt
kg ha'1
kg N ha-l
-
-
-
-
17
0
t
55
62
42
48
2.8
3.2
592
17
22
t
26
37
70
100
3.7
5.3
449
120
0
0
0
0
68
64
31.6
30.4
263
120
22
0
0
0
72
83
26.8
31.7
331
(- NdfFix kg ha-l
: C.V. = 14 % ; ppds = 9,2 kg N ha-l
: pour les traitements 17 N : C.V. = 14 % ; p.p.d.s = 1,0 kg N ha-l
t- NdfF kg ha-1
pour les traitements 120 N : C.V. = 19 X ; p.p.d.s = 10.2 kg N ha-l
(
Analyse de variante
(
(
(- Valeur A
: C.V. = 15 % ; p.p.d.s = 87 kg N ha-l.
Azote apporté voir tableau 24 A.
T a b l e a u 32A : Rendem;ntts$ ?4l5 ha-l des dfffbrents organes végétatifs (moyenne de 5 rép&itions),
des differents organes v6gétatifs (moyenne pondérée)
N total
kg ha-l des différents organes végétatifs et de la plante enti&re (moyenne de 5 repétitlons). Bambey, essai XIII.
/TRAITE- i
Rendements matière seche kg ha-1
I N totai
I
N total kg ha-l
I
l
l
MFNTC
I
l
t
-.
(Graine /Gousses/Tige
,FeuillejPalTle jCosse
!Graine
(
lGousses;iGLai' i
I
-'-
-
- -
'
-
-
-
l
i
1
i 4.86
3.89
36.36 j 4.00
72.20 / 76.00 i~ li2-36 ’
-I-
-
A
-
-
/
I
I
I
I
; 1548 1
900 1 2449
; 426 , 1420 ; 1845 1 1.14 , 2.17 , 1.52 1 0.85
; 4.36 1 3.55 , 17.65 1 19.50 1 37.15 1 3.60 1 61.90 ; 65.50 ; 102.65 1
l2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
I
I
’ C.V.
10.9 ; 15.2 i 10.8 i 12.7
Les poids de gousses figurant dans ce tableau sont ceux resultant de la pes6e et non de la somme cosses + graines
298
Tableau S3A: Effet de l'inoculation (souche et méthode) sur le bilan de l’azote dans
l'arachide 55-437. Bambey, essai XIII.
CRU '
I
,Valyr
;Valeur A 1
NdfFix
-
- l
,fTxation ,
X
Ikg ha-l ,kg ha-l , %
Ikg ha-l '
I
l
I
I
1
I
i i i Total
I
102.65 ' 2.17
'
2.23
'
14.87 _ I
_ -_-.- -
-
687
1
475 '
65.8
'6 7 . 5 '
i
ICB 756 i Grains
I
65.53 '
1.91
1
1.25
1
8.33
l
I
1
I
i
lgraines I Coques
I
3.60 '
3.06
'
0.11
1
0.73
I
I
I
l
15 l enrobées
Tiges
I
15.10 1 2.98 1 0.45 1 3.00
I
I
l
I
I I
Feuilles 1
20.20 ' 1.68 ' 0.34 1
2.27 '
1
I
I
l
I I
j Total
f 104.43 ,I
2.06
2.15
14.33
719
507
68.9
71.9
l-l--.- _I m-w-1
.l'
I
I
'
I l---I
I l
'
I
I
' Grains
'
63.45 ;
1.83
' 1.16
I
'1
7.73
l
l
I
l
'
!Su 430
' Coques
I1
3.60 ,;
2.78
0.10
0.67 ;
I I
I
I
I
l
,6 ,grainss
3.52
' 0.60
4.00
,
l
I
l
I
enrobées I Tiges Feuilles
,
20.70 17.02 ,
,
2.13
0.44
,
I I
I
2.93
I
l
I
I
1 I
1 Total
I
104.81 I
2.29
- -
-
-
I. . 2.40
I. . 16.00 l
708
1
496
i
69.9
'
73.3 '
I I
I
I
I
I
I
1
, I
] Grains
I
66.31 ;
1.98
1.31
I
8.73
1
I
I
I
l
0.11
0.73
3.73
,
l
I
I
0.56
,
l
I
I
I
0.31
2.07
,
I
I
I
l
*Total
1 105.08
I 2.18
1 2.29
15.27
'
692
I
480
I 70.0
'
73.6
'
I I
6.93 ;
I
I
I
I
I l
l
I
l
l
,
,SY 430
0.60
,
I
I
I
I
,8 ,sol
3.67
I
l
I
I
1 ,inoculé
2.13 '
I
l
l
I
1.90
2.00
1 13.33 .;.
753
l
540
i
66.9
l
70.2 l
Il
1 Grains
I 70.93 l
1.95
1.38
'
9.20
I
I
l
l
I
ICB 756
1 Coques
1
4.20
2.38
0.10
1
0.67
I
I
I
I
I
19 Isol
! Tiges
I
19.37
3.15
0.61
1
4.07
I
I
I
/
I
iinocule a! Feuilles
1
24.00
1.54
0.37
'
2.47
l
l
I
I
1
I
I
118.50
2.08
2.46
,
16.45
779
'
567
;
71.3
/
84.5 j
- _-- m--p
I. .
-
-
I I
i Grains
' 67.45
1.48
l.CIO
1
6.67
I
l
I
I
I
l
~SU 430 ,l CoV’es
I
.4.00 i
2.50
I
0.10
i
0.67
'
I
I
I
I
IlO! sol
i Tiges
I 16.08 l 2.11
' 0.34 ' 2.27 '
I
I
l
I
1
iinoculé
I Feuilles
I
22.00 I
1.54
'
0.34
'
2.27
'
l
l
I
I
i i” 2
I To&l
I
l Isemaines 1
,
i9.i3 ; iii
1
I:;i
1
11.87
;
965
; - 753 - ;
75.2
1
82.4
-~;
- _-- .--
I
l
1 Grains
'
33.04 i 23.46
'
7.75
'
9.69
'
I
I
I
l
I iRéférence1 Tiges
'
26.86 ' 19.17
i
5.15
i
6.44
1
I
I
I
1
Illlmil
1 Feuiilles 1
17.88 1 31.32
1
5.64
i
7.05
1
l
I
1
1
I~ON
I
I
l
I
1
I
I
I
I
l
I
I
I Total
i
77.78 ' 23.84
i 18.54
'
23.18
'
212
I
I
I
I
Azote apporté .=
115 kg ha-l avec
E = 4,04 %
SOUS forme d'urée
arachide
Azote apporté = 80 kg ha-l avec
E = 1,04 x
SOUS fowe d'urée
mil
Chaque valeur ,est moyenne de 5 répétitions.
YUIwllrnRC-nl”“wm..--..--
---
--e--m-
-UU-I,““..
.“.“..“^
..-I..
.,-,. Ir.*_l= _u,~y
,,,-
_I,.
Tableau 34A
.---
: Effet de 1 ‘inoculation par )+dyrhizobium associé ou non avec Glomus mosseae
(endomycorrhize)
s u r l e bil;an ae l’azote dans l e s o j a . Variét$44/A/7:3.
S é f a ,
e s s a i XIV.
- - - -
-
-
-
-
-
-
-
-
I
I
I
Rendement 1
NdfF
I CRU
'
I
I
,Valeur
,Valeur A 1
I
NdfFi x
1 Traitements Organes
A
lfixation ,---e----lI
I
kg ha-l
(kg hi-l / %
[kg ha"
.
-
- - - - -
-_ _-. -
-
-
l
I
l
l
l
Inoculé
Cosses
1
792
0.650
l
l
I
l
) avec
Feuilles /
1427
1
10.617 I
3.:71
1
0.393
I 2.286
I
l
I
I
I
I
I
I
I
I
; G3
I Tiges
1
1016
'
6.143 ' 5.(57
'
0.348
I
2.023
i
I
l
I
I
1 sans
! Grain
I
1396
I
87.160 I 2.29
1 1.920
’ 11.140
1
l
l
l
I
.I
l
1
I
phosphate
l Total
I 108.63
i 2.!55 ,
2.77
1 16.10
'
684.14
- 478.6Cl -I - 67.30
-
- I- 73.11
-
-
1
.---
- - - -
I
I -__;_
Inocilé C o s s e s
'
’
I
;
;
l
l
l
I
,
976
6.435
1.90
)
0.122
0.709
I
I
I
l
I
1
I avec
I Feuilles 1
1967
I
15.988 I
3.06
I 0.490
l
2.847 1
I
I
1
I
I
I
I
/
Tiges
1
1.238 1
l G3
1259
’
5 . 5 0 0 ;
3.87
0.213
I
l
I + super-
I Grain
1
2018
I 128.180 t
1.'74,
2.23
12.970
i
E
I
1
l
I
I
I
I
I
l
I
I
17.76
P 850.28
608.76
69.83
109.00
;
l phosphate
Total
l 156.10
j
2.00
3.12
. . -
-
- I_-- - - -
-me I._- - - - I.-
,
I -
,
--_
-
, -
-
I
I
I
1
I
I
I Inocule
I Cosses
’ 976
’ 5.589
1.84. 0.103 1 0.598 ;
1 avec
1 Feuilles
1
1881
1 14.391 I
3.44
I
0.488
1 2.837
i
I
I
I
l
I
I
I
I
I
1
1.
I
I
l
I
1213
'
5.627
4.2G
1 G3
0.241
, Tiges
1.400
;
;
1
;
1
l
l
) + phosphate1 Grain
1
1883
123.83
1.70
2.110
12.24
i tricalciquel Total
I
I 149.44
2.94
I
, --A-
l
V-P
I
I
27.07
893.52
- --_ -
-
1 1noc:ulii
1 Cosses
1
861
I
4.931
0.119
1 0.694
1
I
I
l
I
l
I
I
l
I avec:
I Feuilles
I
1507
1
11.564 I
3.8!)
1
0.450
t
2.612
1
l
I
l
I
/
'
'
1
I
;
1
;
I
I
I
i
Tiges
1000
5.761 ,
4.91 0.283
1.644
/
G3
I
l
l
I
l + Glomus m.I Grain
1 1489
1 97.75
I 2.213
I 2.23 1 12.960
I
l
l
I
l
-
sans - -
I
I
' Total
120.01
2.57 3.08
17.91
687.22
1 453.12
1 66.85
1 80.23
1
',
phosphate
-
-
[
-
-
-
;
. 1 -_m I -- ;
1
. .
-_- _--
I
I
l
I
; Inoculé
/ Cosses
;
1117
;
7.417 ; 1.54 I , 0.114 ;
0.663
1
I
I
I
l
I avec
1 Feuilles
1
1946
l
14.272
2.7'3
1 0.399 1 2.316 1
I
I
I
I
’
I
l
l
; G3
1 Tages
1 , 1454
I , 7.594
3. 3;s
0.257
1.492
I
I
I
l
l
( + Glomus m.l Grain
I 2290
I 154.350 I
1.42
i
2.190
1 12.740
1
I
I
l
I
I+Super-
1
I
;
;
l-61
1
2.96
I 17.21
I 1095.55
; 854.04 1 75.88
(;phosphate ' , Total
,
183.63
-
.‘-
- _-v-I
.‘_
-1.
- ---I
,
]
_-”
-
-
.--
-A’
I
l
II
i,
Inoculé
Cosses
6.159 I
0.122
I
998
1..99
I
I
I
1
avec
l Feuillgs l 1 8 7 9
I
14.139 I
3..76
0.524
l
I
I
l
I
Tiges
1183
5.728 ’
4.75
0.272
1.581
l
G3
I
I
l
I
l
I
+ Glomus m.
-
_I Grain
I 1893
l 125.610 1 1.76
2.260
-
I+ phosphate.
Itrlcalcipue
1 T(otal -1
I 151.63 1
2.10
i
3.18
1 X8.46
-/ 829.21
1 610.961
71*60
1o8.57
I 1
63 =
:souche de bradyrhizobiw effective
Azote apporté
:
17,21 kg ha-l N
E = 4,73 X
sous forme de
(RH41 2 504
Chaque valeur est la moyenne de 8 répétitions.
3 0 0
Tableau 35A :
Calcul de la valeur A "sol" pour les différents traitements
-
-
de référence "non nod." - Séfa, essai XV.
--.---
I
1
Rendement
NdfF
' CRU
, Traitements Organes
kgM$1 jxg ;a:;'
I
x
f.-- I .-.
1.406
! 90 non N I 1 Cosses Feuilles
1
1799 879 I ) 4.752 11.353
34.46 i 3.912
4.345
inoculé
Tiges
' 1447 ' 6.401
38.02
2.434
2.703
I
t
I
1 sans 1 Grain
)
1327 1 82.820
24.92 120.640
22.920
105.33
26.82
28.25
31.37
t
1024
5.510
23.48
1.294
1.437
I
non
Feuilles
1
2289
1 13.824
3 3 . 3 9 1 4 . 6 1 5
5.126
inoculé
Tiges
'
1753
6.621
38.52
2.550
2.832
t
t
Grain
1716
97.970
22.21 121.760
24.170
swper-
I
phosphate
Total
1
1 123.93
24.38 30.22
33.56
286.93
__---
f
,-
/
90 N
Cosses
1028
f-
5.620
21.76
1.223
1.359
t
-T--/---
non
Feuilles
2249
I 13.095
31.44 I 4.114
4.569
inoculé
Tiges
1649
6.164
35.53
2.190
2.432
I
l
+ phosphate Grain
1
1811
1107.720
20.56 122.150
24.600
1
f
j
I
tricalciquc Total
132.60
22.38 29.68
32.96
/
313.18 i
- - - - .-
L--
-1
-+-_-1
-‘--.j-
1
90 N
Cosses
30.87
1.213
1.347
I
I
l
I
inoculé
Feuilles
36.13 1 3.642
4.045
I
I
avec 61
Tiges
42.64 ’ 1.986
2.205
/
I
sans
Grain
30.32 119.910
22.120
I
phosphate
Total
I
l
l
84.18
31.78
26.75
29.72
204.34
_-.-- ,-
l +---I
I
/-
,’
-
-
-
./-
-
I-
90 N
i
l
Cosses
'
1041
'
5.944
26.70
' 1.587
'
1.763
'
/
inocule
Feuilles
1 4.611
1 5.122
1
avec Gl
Tiges
2.661
i
1
1 + super
Grain
1 27.42
1
1
I phosphalte
1_--- Total . .
127.15
26.17
33.280
36.970
246.21
I
1
t
/
,-
-p-
-
-
-
90 N
inoculé
Cosses
1
920
1 5.136
I
30.83
/ 1.583
I
1.758
1
\\
Feuilles
1 1956
12.279
37.43
4.597
1 5.105
1
1
avec 61
Tiges
I
1481
1 5.527
1 42.32
1 2.339
1
2.598
t
l
I
( + phosphate Grain
1
1482
j 86.170
1
27.91
124.040
I
I
I tricalciiquc
Total
'109.11
29.83
32.56
216.00
I
L--- ,-
-
-
-
I
_
l
Azote apporté = go,04 kg ha-l
E = 1.010 X
sous forme de (NH412 504
Chaque valeur est la moyenne de 8 répétitions.
302
Tableau 36 A
animation de la contribution de la chaux et de fumier à l'enchissement de l'azote
total du sol (selon la figure
271
(1) &ort de fmier
Des doses d'apport identiques peuvent correspondre des quantités d'azote très différentes, les
principales causes de variation étant les pourcentages de mati&re sbche, de terre humif&re et d'azote
total
. Rappelons que la dose apportee est de 10 t ha-I en poids frais tous les deux 'ans.
(2) &Or% de chaux
Apport de 600 kg ha-1 tous les deux ans, de chaux éteinte.
(3) Input d’azote provenant du fmier
Le fumier subissant des pertes importantes dès son apport, variables selon l'époque et le mode
de placement (HAMOND 1932, GANRY et GUIRAUD 1979), nous pdférons évaluer l'input azote "fumier" ,contri-
buant effectivement b l'enrichissement du sol. En revanche, en ce qui concerne l'input N2 fixe
calculé en (4) ci-dessous, son apport au sol étant étalé dans le temps et rdparti de facon assez homogène
dans le sol, nous faisons l'hypothése que les risques de pertes sont tres attinués par rapport au fumier.
L'input azote "fumier" est calculé d'apres GANRY et GUIRAUD (1979). Ces auteurs trouvent pour
un apport de fumier de 10 t M.S ha-I, enfoui , correspondant a 220 kg N ha-I, sans engrais azoté, un enri-
chissement de l'azote total du sol, par rapport au témoin, de +19 X (+Il X sans les résidus de fumier),
soit environ + 100 kg N ha-I an-I dans le sol dtudié (sol sableux "dior"). Qn retiendra donc le coefficient
de transformation de 0,50, & savoir que 2 kg N h a-1 de fumier enrichissent l'azote total du sol dlo 1 kg
N ha-I ,apres un cycle cultural.
Dans une autre expérience étudiant la décomposition de plusieurs matières
végbtalles en sol nu sans engrais azote', on trouve un coefficient de 0,6U au bout d'un an (GANRY 1977).
A Thilmakha, nous estimons donc qu'un apport bisannuel de fumier évalué en azote total entre 40 et BO kg
N ha-I procure un enrichissement du sol compris entre 20 et 40 kg N ha-I 2ans'I.
Il apparait alors intéressant de tester la validité de ce coefficient de transformation sur
l'essai longue dude de Thilmakha en objet et pour cela de comparer deux données ::
- Premiere donnée mesurée : ANt = variation de l'azote total du sol dans le temps parrapport a
un tdmoin
Après six apports de fumier, on trouve sur 40 cm de sol respectivement pour les traitements sans
et avec fumier, 100 ppm d'azote (profil peu différencié) et 125 ppm (130 ppm dans O-20 cm et 120 ppm dans
20-40 «m) (d'aprés WEY 1987 et CISSE 1986), ce qui donne une augmentation d'environ 150 kg N ha-I due au
fumier au bout de onze ans (apres six apports) ;
- deuxieme donnée calculée-: Nt = quantité d'azote total provenant du fumier au b-t de 1: années.
Nous considérons les valeurs suivantes :
A = apport d'azote bisannuel Par le fumier (cette quantité d'azote résulte d'une lbiodégradation
. -_
sur un an du fumier apporte)
c = coefficient de pertes annuel moyen
n = nombre d'apports de fumier
t = nombre d'années
t = 2n
Nt = azote total provenant du fumier au bout de t années
On prend conmie hypothese simplificatrice que chaque apport de fumier A est soumis à une dégrada-
tion exponentielle et tend vers une fraction humique Aw ; au bout de n apports tous les deux ans sur t
années, la quantité d'azote total formée à partir du fumier sera :
Nt = 4:; (A - Aw )ëkti + Ad
Tableau 36 4 (,suite)
Si l'apport de fumier est fa'it en début de cycle de l'année to, Nt est calculé au d6but
de cycle de l'année tn = 2n.
Dans l'essai XI en objet, nous prenons les valeurs suivantes :
- A = 30 kg N ha-l Zans"1 [moyenne admise ci-dessus) ;
- Au= 5 kg N ha-l (valeur estimée) ;
- date du premier apport de fumier : début de cycle cultural 1973 ;
- nombre d'apports = 5 ;
- c = 0,18. Il s'agit de la valeur d'un coefficient de pertes annuel de ll'azote organique du
sol, d'origine vegétale, mesuree expérimentalement apr&s un cycle pluviométrique (GANRY 1977).
L'équation 13 appliquée aux valeurs ci-dessus donne INt = 73 kg N ha-], en debut de cycle de
Vannée 1983. En fin de cycle 1983, apr&s le sixihe apport de fumier r&alis& en début de cycle 1983,
la valeur de! Nt est la suivante :
Nt, = 30 + 73 = 103 kg N ha-1 arrondj a 100 kg N ha-la
Les valeurs de ces deux donnees sont cohérentes, leur difference : 150 - 100 = 50 kg N ha-1
étant due a l'input N2 fixé induit par le fumier.
(4) Input d’azote provenant de la fixaiSon de H2 induite par les amendements
Il s'agit de l'input N2 fixé rIetournant au sol ZI travers la biomasse constituée des
défiolations et des racines a la récolte et ZI travers la biomasse racinaire incorpotie au sol en1 cours
de cycle (exsudats + racines).
Cette Premiere a BtB évaluée en N total par CHARREAU et TOURTE (1967), respectivement en
syst&mes traditionnels et amélior&, à 30 X et 15 X de
N total plante contenu dans les parties
adriennes, donc, exprimée en N2 fixé, II 30 % et 15 % de NdfFix (on admet que les % NdfFix sont sem-
blables).
Cette deuxihme est tr&s variatble, l'exsudation &ant fortement liée aux conditions environ-
nementales
; elle a &é estide dans de!u.u expériences antérieures (a) en vases de végétation, à 30 %
de NdfFix (GANRY 19771, (b) en lysim&tre:s h 38 % de NdfFix (GANRY et GUIRAUD, non publié). Une valeur
de 10 & 50 % de NFix est citee dans la littérature pour les l&gumineuses en général (BIET et BRUNEL
1968, DDMMERGUES et MANGENOT 1970) mais ces derniers auteurs recowaissent que de telles exsuda-
tions sont parfois discr&tes et inexistantes. C'est sans doute pour cet input que l'incertitude est la
plus grande en raison du manque de résutltats expérimentaux, particuli&ement en zone semi-aride.Ceci Btant,
nous estimons la fixation de N2 dans la biomasse racinaire à 30 9: de NdfFix (23 % de NFix dans le système
sol-plante).
Dans l'essai XI B Thilmakha, pour avoir une estimation de l'input N2 fixé retour;nant au sol,
nous devons rappeler les trois syst&mes. t5tudiés : fumure mindrale seule, fumure minérale + chaux et
fumure minérale + fumier, le premier étant assimilé a un syst&me traditionnel (r&g&nératiom nulle), le
deuxi&ne un syst&me traditionnel en cours de rdgén&ation (réglinération faible) et le troiri&me un systeme
en phase de reg&ération avancée assimiltl a un systZ?me ami;liortii. Considérant ces trois gradients dans la
régén&ation : nulle, faible et avanc(e, et compte tenu des r&ultats pr&édents. nous appliquons aux
deux premiers systhmes, assimil& & des syst$mes traditionnels, la valeur de 60 X (30 % + 31) X) de NdFix,
et au système en phase de rég&n&ation avancée (assimilé a un systeme aaiélioré) la valeur de 45 % (15 %
+ 30 X). Dans I'essai x1 en objet, en l'trtat actuel du syst&me,, donc apr&s six amendements du sol (un
amendement tous les deux ans), compte tenu des valeurs pr&cédentes appliquées aux résultat:5 du tableau
26, compte tenu d'un coefficient de pertes Evalué a 15 % (DOMMERGUES et MANGENOT 1970, admettent des
pertes par dénitrification reprcisentant 110 a 15 X de la production annuelle et de l‘apport d'azote ni-
trique), nous admettons les inputs moyens de 5, 19 et 24 kg N ha-1 Eans-I respectivement pour le sol
sans amendement et avec amendements calciques a organiques.
(5) Azote solfourni par le sol a 1 ‘arachide
- - - -
304
Tableau 36 A (suite)
(6) Azote total du sol
L'augmentation de l'azote total du sol estimée a 150 kg N ha-I (voir ci-dessus) est due
aux inputs d'azote provenant de trois sources et imnobilis& dans le sol :
(a) l'input 'fumier" qu'on admettra constant dans le temps en moyenne de 30 kg N ha-I Lans-I,
(b) l'input N2 fixé induit par le fumier est qui est progressif dans le temps durant la
phase de rég&i&ation que nous estimons de 5 a 25 kg N ha-I 2ans'I (voir paragraphe (4) ci-dessus),
[c) l'input azote engrais qu'on estime a 5 kg N ha-1 Zans-I (on fait l'hypothese d'un Nis
de 15 X,
soit au total (a) + (b) + (c) = à 60 kg N ha-1 2ans'I. soit 30 kg N ha-I an"I-
Si on suppose que les conditions énoncées au paragraphe 11.4.2 page53 sont remplies
et que le systeme est proche de son niveau d'équilibre, on peut tenter le calcul du coefficient K2,
en prenant :
- A = 30 kg N ha-1 (systéme avec fumier)
- N au bout de 12 ans proche de Nrc (on fait l'hypoth&se que le système est en fin de
&gbnération)
- profondeur de sol = 40 cm, soit une quantité d'azote total
N = 125 ppm x 6000 t terre ha-I = 750 kg N ha-I,
1'6quation 8 de la page51 devient :
30 = kqx 750
dont la solution est k2 = 0,04
SIBAND (1972) cite par CHARREAU (1974) trouve également un coefficient de 0,04 pour
Yazote dans un sol cultivé de Casamance (Sud Sénégal) ; CHARREAU (1967) trouve pour un sol cultivé
de Bambey des valeurs comprises entre 0,026 et 0,065 ; GREENLAND (1980) cite une valeur moyenne de
0,,04 pour l'Afrique de l'Ouest (variation 0,02 a 0,06).
306
Tableau 37 A
-
-
-
Estimation des inputs et outputs non quantifiés directement analytiquement, utilisés aux tableaux 29, 30
et :31 pages 217, 219 et 222.
(1) pixation symbiotiwe de N, dans la biomasse racinaire (NFix - NdfPix)
Pour l’arachide on se reportera au paragraphe 4 de l’annexe 36 A où les valeurs de 60% et 45%
de MfFix sont esti&s pour les systèmes, respectivement, traditionnels et améliorés. Une autre estimation
de Icet input est donné par application de l’équation 2 (page 49) à l’essai X dans lequel nous avons mesuré
No (et Nt. (les calculs ne sont pas reproduits ici) ; cet input, exprimé en % de NdfFix, est estimé à 14% pour
le soja (soja 1) et 38% pour l’arachide (GANRY et GUIRAUD, résultats non publiés). On remarquera la
similitude des deux estimations pour l’arachide, à savoir 45% et 38% dont la supériorité pour l’arachide
au champ est cohérente du fait de la prise en compte des défiolations.
(2) Fixation asymhiotique et libre de N2 (Nfix dans le système sol-plante et Ndffix dans les parties
aériennes )
Dans les systèmes culturaux étudiés, on considère que l’essentiel de la fixation asymbiotique
et libre de N, se produit au moment de la biodégradation racinaire. En effet, dke part la fixatilon de N,
rhizosplhérique est faible en absence d’inoculation (GANRY 1984), d’autre part l’essentiel des matières
végétales restituées Nr est constitué par les racines des plantes cultivées du fait que pratiquenent aucune
matière végétale n’est restituée au sol dans les systèmes actuellement pratiqués (ALLARD & a. l.982). Ces
racines ont un C/N élevé (50 < C/N < 75) et présentent un trés faible pouvoir minéralisateur (GANRY 1977).
La biomasse racinaire qui reste dans le sol est en fait la somme :
[exsudats organiques t racines biodégradées en cours de cycle t racines visibles à la récolte].
SAUERBECK & a& (1982) ont montré, grâce à des études avec marquage avec carbone radio-actif, que cette
biomasse racinaire équivaut, dans le cas du mil, à 2,5 fois le poids des racines visibles à la récolte,
laquelle biomasse racinaire correspond à 20-40% de la plante annuelle. En absence de résultats pour les
autres plantes, nous admettrons le rapport moyen de 2,5 pour l’ensemble des plantes étudiées :
mil, arachide, soja et maïs.
Au champ, CHARREAU et TOURTE (1967) ont estimé dans l’horizon cultivé, le poids des racines à’un
mil. souna et d’une arachide. Pour le mil, ce poids est respectivement pour une culture traditionnelle et
une culture améliorée, de 0,8 t ha“ et 1,5 t ha-‘, correspondant à un rapport racines/:parties aériennes de
0,ltl et. 0,15, soit, aprés transformation, une biomasse racinaire de 2,0 et 3,5 t ha-‘. Pour l’arachide, en
culture traditonnelle et améliorée, la biomasse racinaire est respectivement de 1,5 et 2,5 t ha’ (rapport
racines/parties aériennes de 0,32 et 0,19). Pour le maïs, on trouve à Séfa une biomasse racinaire dans
307
:Pableau 37 A (suite)
l’horizon O-313 cm de 3,0 t ha ’ (rapport racines/parties aériennes = 0,20) (GANRY 1987 non publié’). Pour le
soja, en absence de données expérimentales, nous admett,rons une biomasse racinaire de 3,0 t ha-’ (rapport
racines/parties aériennes = 0,22) e
IJne expérience en vase de végétation nous a permis d’établ.ir qu’approximatilrement
l’enfouissement
de 1 q de racine (mil en l’occurrence’) induit une fixation de N, dans les parties aériennes de 1,2 1119 d’azote
(GANRY 1984).
Le cheminement de notre calcul est donc le suivant :
-
-
-
-
-- - - - - 1 r---
-7
;néthode d’extrz
1 Héthode isotopique (Y!)
1 1 Héthode isotopique (‘“N) 1
(des racines visibles (
1
appliquée en milieu contrôlé1
1
appliquée en milieu contrôlé1
là la récolte par
1
1 pour déterminer la relation (
1
permettant de quant.ifier
(
1
tamisage sous eau
1 1 de SAUERBECK
1
1
la fixation de N,
I
let flotation
1
)
/
I
l
L - - - - - - - - - J --T
-l
L----i
I (1)
/ (2)
---
1 (3)
$
J,
\\1
Racines visibles
à la récolte -
--> 13iomasse racinaire -
> Ndffix
L’application des méthodes (1) , (2) et (3) est nécessaire à l’évaluation de la hiomasse racinaire
et de Ndffix (N, fixé asymbiotiquement dans les parties aériennes) in situ.
NQS estimations de la fixation asymbiotique de N2 sont de l’ordre de 2 kg N ha-’ 2 ans ’ en
système de culture traditionnelle mil-ara.chide et 7 kq N ha! 2 ans’ en système de culture amélioré mil-
arachide et maïs-soja.
L’utilisation d’un rapport racines/parties aëriennes a priori lié à l’espèce ou à ].a variété
simplifierait les calculs et surtaout nous affranchirait de la fastidieuse détermina.tion in situ du poids
des racines visibles à la récolte. Mais, comme le soulignent WREET & d (1978), si ce rapport est
effectivement lié génétiquement à 1.a plante, il varie considérablement sous l’action des fa.cteurs de
production et du milieu raison pour laquelle le poids des racines visibles à la récolte nous apparaît le
meilleur indicateur, par plante et pour WI certain nombre de situations caractérisées par le milieu ptido-
climatique et. les techniques cultw:ales. Nous avons cité ci-dessus quelques rapports racines/parties
aériennes relatifs au mil, au maïs, à l’arachide et au soja.
308
Tableau 37 A (suite)
(3) Préci&ations (Np)
Parmi les auteurs qui ont mesuré les apports d’azote par les pluies en régions Semi-aride:s à
une saison des pluies (jusqu’à 1300 mm), seuls JONES et BRONFIELB (1970) citent des valeurs non néqliqeables
de 4 à !j kg ha-’ an’ pour une pluviométrie de 1200 mm, à Samaru (Niqéria) ; mais WETSELAAR et HUTTON (1963)
concluent que ces valeurs ne dépassent pas 1 kg ha-’ an-’ sous une pluviométrie de 900 mm en Australie et
PIERI (:1982), au Sénégal, trouve seulement 2 kg ha-’ sur 4 années, sous une pluviométrie de 600 mm à 900 mm.
WETSELAAR et GANRY (1982) soulignent la nécessité de prendre en compte à l’échelle reqionale
les apports atmosphériques de particules sèches dus aux vents chargés de poussières et (aux aérosols,. et par
la même d’appréhender leurs conséquences sur l’érosion ; par ailleurs, l”analyse des eaux de pl.uies doi.t
porter sur l’azote total.
Nous avons retenu les valeurs mesurées par PIERI (1982). Cet input est trés faible et de 13in
inférieur à l’incertitude commise sur les autres inputs.
(4) &g-tes par lixiviation (Nl)
Bans le système de culture de Thilmakha (tableau 29a) ces pertes sont incluses dans les pertes
totales calculées d’aprés l’équation 10 page 52.
Bans le système de culture de Bambey , on utilise les valeurs citées par PIERI (1985)
correspondant une pluvioaétrie semblable.
Pour le système de culture de Séfa, en l’absence de mesures de lixiviation, on ut.ilise les
valeurs c,itées par PIERI (1985) concernant le maïs, majorées proportionnellement à la pluviométrie.
(5) &tes par dénitrification et volatilisation (NV)
Bans le système de culture de Thilmakha (tableau 29) ces pertes sont incluses dans les pertes
totales calculées d’aprés l’équation 10 page 52.
Ces pertes se produisent essentiellement sous forme de dénitrification biologique, favorisée
par les fortes températures et l’hyqropériodisme, favorisée également par les enfouissements de matière
orqanique.
Pour estimer les pertes par dénitrification, il importe d’une part d’évaluer la nitrification
(mais nous ne pouvons évaluer que la nitrification nette) et d’autre part d’évaluer les apports organiques,
source d’azote minéralisable proportionnellement à leur C/N, mais aussi support de la dénitrification
biologique (substances donatrices d’électrons).
309
Tableau 37 A (suite)
La nitrification nette est importante en première phase (30 à 50 jours) dl cycle pluviométrique
durant laquelle des quantités variables dlazote nitrique apparaissent dans l’ensemble du profil. A Eiambey,
en moyenne SU 4 ans, 60 kg N ha-! sont meswés, variant de 100 kg ha ’ en année sèche (1966) à 25 kg
ha’ en année très humide (1967) E à Séfa, une valeur moyenne de 1.50 kg N ha’ est trouvée, réduite sous
mais dont le N total atteint des valeurs importantes (BLGNDEL 1971).
La minéralisation nette de l’azote à partir des ré!;idus végétaux a été évaluée dans une
expérience antérieure en lysimétres (GANR!I 1977}, respectivement à 3 SO, 16%, 25% et 4.1% pour les racine,s de
mil, la paille de mil, la paille de mil compostée et la paille d’arachide. La production d’azote nitrique
peut donc varier énormément en fonction du résidu, Pour le système de culture arac’hide-mil de Thilmakha
(tableau 29), on se reportera au paragraphe 4 ci-dessus pour le calcul des pertes NV. Pour le système de
culture arachide-mil de Bambey, on évalue les restitutions organiques I: (a) pour le mil à 15 kg N ha!
(racines) et 45 kg N ha’ (racines t paillns), (b) , pour l’arachide à 15 kg N ha’ (racines t défiolation)
et 45 kg N ha’ (racines i pailles). Pour le isystéme de culture soja-maïs de Séfa, on évalue les restitutions
organiques (a ) pour le maïs à 20 kg N ha ’ (racines) et 60 kg N ha ’ (racines t pailles), (b) pour le soja
de 50 kg N ha ! (racines t pailles). Compte tenu de ces résultats, l’ordre de grandeur de la dénitrification,
estimé à 12% de l’azote nitrique (DOMHERGUES et HANGENOT 1.970), est le suivant (le pourcentage est appliqué
à N-NO, susceptible d’être minéralisé à partir des résidus végétaux):
I-I
-
-
-
-
système de culture
système de culture
actuellement pratiqué
intensifié possible
(tableaux 29a. 30a et 31a)
(tableaux 29b. 3Ob et 31b)
kg N dénitrifié! ha-! 2ana’
-
-
-
-
-
-
- - - - -
Arachide-mil à Bambey
1 5
.17
Soja-maïs à Séfa
351
42
-.-----I
-
-
-
-
(6) Les nertes azote engrais
Les. pertes azote engrais sous céréales ont été mesuré~es au chapitre IV d’aprés l’é’quation 15
page 54 ; sous légumineuses, ces pertes #sont dues essentiellement à la lixiviation en début de cycle et
estimées’ à 15% de l’azote apporté.
310
PluviomEnie
b m m i NIJ
N3
s
N3 e m
t i s ,N~dhariage
p
i
a
i
s
o
n
IOO-
Pl. malutitt
J
50-
50-
J
10-
10-
I
I
.
.
I . .
I
e-T
J u i t l c t
O c t o b r e
I
Ao01
I
Scptcmbrc
I
--T+
‘S
165mm
221 mm
180nim
4mm
Jour
J o u r
Total pluviomhiquc
: 570 mm
-
-
-
-
-
-
-J
Figure 1 X
: Pluviotitrie de I!ambe~ en 1975 et cycle végétatif du mil. Pluie cunulée tous les trois
jours. Pt = prélèverent de plantes ; Nl, N2 et 113 = apport urée marqué avec ‘“N sur mil.
Essai au chp 1.
Figure 2 A
: Pluviomhtrie de Bambey en 1977 et cycle v@&atif du mil. Pluie cmlée tous les trois
jours. N2 et N3 = apport urée marqu6e avec ‘“H sur mil. Essai au chanp II.
312
Total pluvicduiquc : 387 mm
Figure 3 A
: Pluviotitrie de Barbey en 1980 et cycle v4gétatif du Ul. Pluie cumulée tous les trois
jours. Pt = pr&?vements de solution du sol. N2 et N3 apport sulfate marqué avec ‘91
??
sur mil. Essai au clmp III.
313
,-
---
--
P
,semis
N, 2S j
N, 4S j
-.
Rtcolte
l
r
-
100
I
IF-
1
L-I I I I
h-J-
--*
Juin
Juih
Septembre
oclobre
Novembre
jous
77 mm
I
192 mm
156 mm
23 mm
5s mm
Total phviomètrique : ‘760 mm
-
-
-
-
m--3
Figure 4 A
: Pluviorétrie à Nioro en 1978 et cycle v@&atif du mais. Pluie cunulée tous les trois
jours. N2 et N3 apport urée marquée avec ‘TN SIX maïs. Essai au champ IV.
??
314
Pluviomtuic
m m
îI
Semis N. N.
Buttagc N,
r’
Rtcolte
r
I
i r-
I
I
I /
!
I
i
i
I
I
I
I
i
i
I
I
I
1
IO-
I
I
I
III
Il
l.,
I I
I
>
Juin
Juillel
Août
Septembre
Oc robre
JlWS
105 mm
33lmm
148mm
153mm
28 mm
Total pluvioméuique
: 77 1 mm
Figure 5 A
: Pluviomhrie à Sofa en 1983 et cycle végétatif du maïs. Pluie cumulée tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 = apport urée marquée “N sur maïs. Essai au champ V.
315
.v----__
--
I’luviomèuie
Totalpluviom%uique
: 980 mm
Figure 6 A : Pluviométrie à Skh en 1984 et cycle vkqétatif du mis. Pluie cm&% tous les trois
jours. Nl, N2 et N3 r: apports urée marquée ‘3 sur rais. Essai au champ V.
316
Semis N, N, Buttage N,
RCco11e
r
r
r
r
I
I
I
I
1
I
i
I
I
I
50-
I
I
I
I
lO-
I
j I
1
I
1 I
I
Juin
Juillef
Août
Seprrmbre
79mm
175 mm
268 -
309 mm
Total pluviom&iquc : 846 mm
Figure 7 A : Pluviow%.rie à Sofa en 1985 et cycle végétatif du dis. Pluie mul& tous les trois
jours. Il, N2 et N3 = apports urée mrquée avec ‘W SU mais. Essai au champ VII.
317
wiomt?tic
mm
mnis
RCCCIIW
- - -
~--~---.
c
I
L
AOOl
-l-J-L-
Septembre
plobrc --+
?igure 8 A : Pluviom&rie de Thilnakba en 3.983 et cycle w$%atif de l’arachide. Essai au champ XI.
3 1 8
h l-l
Juillet
AOGI
Scptembrc
I
Octobre
112mm
228 mm
170 mm
Il mm
Total pluviomhic : 521 mm
Figure 9 A : Pluviomhrie de Elambey en 1975 et cycle végétatif de l’arachide. Essai au chp XIII.
319
Pluviombtric mm
150
Flyaison
100
50
.2-L-4
Septembre
61 mm
Figure 10 A : Pluviométrie de Bambey en 1974 et cycle vbgkkatif de 1’arachi’Je. Essai au. champ IX.
320
I
mm
Soja kwiét& 44 /A / 73
-100
semis
31
R.3
88,RC%.
- 50
I
I
I
I
I I
>
Juin
Juillet
Août
Septembre
y;~ J
76mm
177 mm
23Omm
2oomm
Total pluviomttrique : 722 mm
-
-
Figure 11 A
: Pluviotitrie de Séfa en 1980 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Essai au champ XII.
32 1
Soja vari&! 44 IA 173
Toral pluviomtnique : 1060 mm
-
-
Figure 112 A : Pluviométrie de Séfa en 1981 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. I!&ai au chanp VIII.
322
A-
Soja variété 26 Il2
-100
semis
- 50
I
*
1.
&.
I
Il II
III
I
1,
I
1’)
Juin
luillet
Août
Septembre ) Octobre J
51mm
I
166mm
I
I
375 mm
I
138 mm
90 mm
Total pluviomébique : 820 mm
Fiqure 13 A
: Pluviométrie de Sofa en 1982 et cycle végétatif du soja. Pluie cumulée tous les trois
jours. Bai au champ XIV.
323
6.00
a
3.15
Parcelle 15N
1’
Parcelle de rendement
grain et paille
Parcelle de prélévement pour
rendement M.S. en cours de cycle
Figure .I4 Aa : Plan d’une parcelle principale. Essai aux chmp 1.
324
Piqure 14 Ab : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ 1.
sous-parcelle a = b t c t d t e : prélevée au d6wiaqe
sous-parcelle b
: pr6levée à la mtaison
sous-parcelle c
: prklevée à 1’6piaison
sous-parcelle d
: pr6levée ZI la floraison
sous-parcelle e
: prélevée à la maturité
325
.-
--
-
-p--e
ESSAI II
Parcelle lfi N (incluse dans parcelle principale)
- -
Parcelle l5 N récoltée
?
Pied de mil synthkique
1
ESSAI III
Parcelle 15 N (incluse dans parcelle principale)
-
-
?
Pied de mil Souna
Capteur de solutions de sol
k-w
-
-
-
--.-
----.-
Figure 15 A
: Plan des sous-parcelks azote 15. Essai aux champ II et III.
326
ESSAI IV DE NIORO ( 1978 )
Parcelle 15 N ( incluse dans parcelle principale )
CD Pied de Maïs
ESSAIS V, VI ET VII DE SEFA ( 1983,1984 ET 1985 )
k
3.60
Parcelle l5 N ( incluse dans
parcelle principale )
8
8
8
8
Q Parcelle 15 N récoltée
-s--
*
@ Pieds adjacents récolt&
et analysés
8
1.80
21
Pique 16 A : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux chanp IV, V, VI et VIIb
327
!
7
I
1 3
1
6
11
5
1
L-L-L-. 2 11 l
4
--1
1,2, 3,4, et 5
VariMs
6, et ‘7
Reiférences
‘7 Non inoculé
NI
N - engrais 20 kg N ha -t
NZ.
N - engrais 100 kg N ha -l
Figure 3.7 Aa : Dispositif de II’essai azote 15 au champ (cinq variétés de soja. et deux tiltures de
réfbrence a deux nivemx d’azote). Essai au t&mp VIII.
328
1
Ecartement : 50 cm x 5 cm
-
8
i
. . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
. . . . . ..a..........::::
. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
-
-1 Surface recevant l5
Surface recevant N (parcelle entière = Il.4
X Plantes récoltées ( 2 x 16 = 32 plantes )
?
Lignes de bordure ( non rkcolttes
Lignes de bordure ( non
)
Figure 17 Ab
: Plan d’une sous-parcelle azote 15. Essai aux champ VIII.
1
II
4
5 2
3
3
4 2 5
1
NO
Nl
N2
-.-
y2
N2
Nl
-.-
.
. . .
,....
,....
.
<....
. . . . .
~....
. . . . .
Iv0 :::::
.
. . . . .
N o
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. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
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Nc
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.....
.....
, . . . .
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N2
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.....
.....
, . . . .
.....
.....
, . . . .
.....
.....
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.....
.....
, . . . .
.....
.....
I . . . .
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..........
, . . . .
.....
.....
, . . . .
.....
.....
, . . . .
...
.
.....
, . . . .
.....
.....
.
-
1
N2
-
Nl
,
4
6IL
c3\\’
No=0
N2=100kgNhae1
Figure 27 Ac : Dispositif de l’essai rendement (cinq variétés de soja à trois niveaux d’azok). Essai
au champ VIII.
I I I I
I
I I
i
I
f I
I
J
---------------------------------------------------- l- I I I I I I I I I I I I I---------_------------------------------------------
331
Figure 19 Aa : Plan des parcelle principale et sous-parcelle azote 15. Essai aux champ XI.
332
ARACHIDE
Surface totale = 28.80 d
Surface15N = 3.12 m2
Surface S~JIS~~N = 25.68 m2
Figure 18 A : Plan des sous-parcelles azote 15. Essai aux champ IX et XIII.
333
Surfafre recevant l5 N
3
3.00 m2
ii
+
+ ‘+
+
+‘+
+
+
+
+
+
Scxface recevant I5 P
e
0
6.16 In2
?
?
?
00
z:
?
?
0
+
?
?
?
?
?
0
--
0
0
?
?
0
0
J
0
?
???
L
flan des sous-parcelles azote 15. Essai au chas XI.
D
D
Y
Y
Y
Y
Y
H
H
D
H
H
D
H
H
D
D
’ -D : Ligne de bordure
Y : Lignes de rendement
H : Lignes pour 15N
t
4.50
recevant
recevant
15N
pour récoltes en
pour rendement
engrais non
cours de cycle
marque
Figure 20 A
: Dispositif expérimental de l’essai au chaxp XII.
-.Well,~“““--.-----r.rn-“-
-----..---..--
--1-
- l l . . - “ “ . . . - .
-...-
~ ~
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Iw”” . . . ..-l-ux>c<<*~-*y*~l(ILM
33.5
i
2
3
A
1
3
4
2
A
B
c
-,4.
3
4
1
B
C
A
13.50
-
- -1 3.00 1, 3.50
r
-
-
-
33.00
Figure 21 ih : Plan d’ensemble de l’esai au champ XIV.
336
1
r-lr-l
u
I
3.50
1
L-l
1 0.50
ir
11 50
Figure 21 Ab : Plan d’une parcelle principale. Essai au cbaq XIV.
337
0
N
0;
-
--
-
0
A
-,
+------t-
T
T
i
-:
-:
E
D
Parcelle épandage 15 N : 2.50 m x 1 SO m
Parcelle nkolte l5 N : 3.30 m de ligne
.:
--- Lignes de semis
+ + + + Lignes pour rendement 12.20 m de lignse de 0.50 m
Fiqure ;21 Ac : Plan d’une sous-parcel1.e.
Essai au chag XIV.
341
R E S U M E
Les pays de la zone tropicale sèche ouest africaine, doivent faire face à une demande
croissante de céréales dans un contexte agro-socio-économique particulièrement défavorable
à leur production. Les agronomes se trouvent ainsi confrontés au défi de devoir accroître la
production céréalière, avec le minimum d’engrais, et sans entamer le capital sol.
L’objectif du présent travail est l’étude de la répartition et du devenir de l’azote dans
les différents compartiments du système sol-plante en vue d’arriver le plus précisément
possible à la quantification des inputs et des outputs. Les résultats obtenus sont utilisés pour
définir les principes régissant la maîtrise du bilan azoté au niveau des systèmes de culture
céréale-légumineuse étudiés
Ainsi, la démarche adoptée repose sur l’hypothèse qu’une analyse plus fine des
mécanismes régissant le cycle de l’azote, fondée sur les techniques isotopiques, permettra
d’atteindre cet objectif et ainsi de dégager des solutions économiquement acceptables.
Ce travail a été réalisé au Centre National de Recherche Agronomique de Bambey
(Sénégal) à partir de modèles expérimentaux et d’essais aux champs mis en place en qua,tre
zones écologiques du Sénégal : sub-sahélienne (Thilmakha), soudanienne-nord (Bambey).
soudanienne-sud (Nioro) et sub-guinéenne (Séfa).
Le plan de l’étude s’articule autour du thème central de l’optimisation du cycle de
l’azote :
- Optimisation de l’utilisation de l’azote par les céréales,
- Contribution des légumineuses au pool d’azote du sol,
- Maîtrise des flux d’azote dans les systèmes de culture étudiés.
Les principaux résultats sont les suivants :
1) Pour les céréales, il a été mis en évidence que malgré un fort effet direct,
l’engrais azoté sur la céréale est assez mal utilisé, les coefficients réels d’utilisation de l’azote
étant de 25 % (mil) et 35 % (maïs) en moyenne. En revanche, cet engrais a surtout pour effet
de mobiliser l’azote du sol qui constitue 50 % et 70 % de l’azote total respectivement du maïs
342
et du mil ayant reçu une dose d’engrais optimale ou subi-optimale. Par ailleurs, une fraction
notable de l’azote engrais, de l’ordre de 30 à 50 %, est immobilisée dans he sol et pourra
donc: avoir un effet rémanent. Dans différentes situations, cette fraction de l’azote engrais
susceptible de participer au cycle interne de l’azote et de ce fait d’Ê!tre potentiellement
récupérable par les cultures suivantes a été estimé dans une fourchette. Les pertes sont
également importantes et peuvent a.lIer jusqu’à 40 % de l’engrais apporié ; elles sIont dues
essentiellement à la volatilisation.
Des différences existent entrle les céréales ; en effet, la part de l’azote total provenant
de l’engrais chez le maïs est supérieure à celle du mil. De plus, le maïs de par son bon indice
de rendelment, valorise mieux l’azote absorbé, comme BL’ONDEL (1970) l’avait déjà noté.
Ainsi, il est possible de tirer de ces résultats plusieurs enseignements permettant de
rechercher les voies de I’optimisatiion de l’utilisation de l’azote par les céréales :
‘. la réduction des pertes est une voie importante d’économie de l’azote, qui a été
explorée. D’une part, le processus de volatilisation a été étudié en milieu contrôlé, ce qui a
permis d’attribuer l’essentiel des pertes dans l’atmosphère aux techniques cl’apport de l’engrais
en surface. D’autre part, les technilques de localisation de l’engrais ont été étudiées in situ,
permettant de réduire trés sensiblement les pertes dans l’atmosphère, Voi#re de les annuler ;
I l’effet direct de l’engrais azoté n’est qu’apparent. En réalité, l’alimentation a.zotée de
la céréale, comme l’effet de l’apport d’azote, sont régis par le pool d’azote du sol utilisable
par les plantes, évalué par la valeur A. Son rôle semble d’autant plus important que l’indice
de rendement de la céréale est bas. II constitue, à cet égard, un volant de sécurité.
Contrairement à l’enfouissement de paille qui n’accroît pas la valeur A., la paille compostée
l’accroît et contribue de ce fait à renouveler et augmenter l’azote mobilisable.
Ces faits permettent d’affirrnler que la fourniture d’azote à la céréale est tributaire de
l’entretien organique du sol. Dans un contexte de faible disponibilité en résidus organiques
et fumure azotée il faut tenter d’assurer cet entretien en
compostant les pailles
directement ou par l’intermédiaire des animaux (fumier) et en maximisant la source d’azote
exogène constituée par une légumineuse en rotation avec la céréale.
2) IPour les légumineuses, la technique isotopique (‘“N) a permis I’evaluation de! la
fixation dle N, à l’unité de surface! sur le cycle. II devenait ainsi possible de quantifier la
contributilon de cette fixation au pool dl’azote du sol à l’aide d’un certain nombre d’estimations
sur la biolmasse racinaire, et d’étudlier l’incidence des facteurs qui la contrôlent.
343
Parmi ces facteurs, il a été mis en évidence :
(a) des différences variétales chez le soja : la fixation peut assurer de 73 à 81 % de
I,‘alimentation azotée et l’indice de rendement (donc, la part exportatrice) va de 79 à 85 %.
l3ien que ces différences ne soient pas très élevées, ceci engage à rechercher des variétés de
légumineuses à fort pouvoir fixateur de N, et dont l’exportation d’azote en condirions de
culture n’excède pas la fixation ;
(b) le fort effet dépressif de la sécheresse, qui affecte la fixation avant la croissance,
et peut entraîner un surcroît de l’alimentation azotée aux dépens du sol. Cet effet peut être
<aggravé par des apports d’engrais en surface ;
(c) l’importance de la fertilisation phosphatée, dans des sols souvent carencés en
phosphore, qui accroît le rendement mais sans modifier l’équilibre entre les deux sources
d’azote:
(d) l’impact d’une inoculation du sol lorsque le rhizobium spécifique fait défaut ;
(e) l’amélioration apportée par l’inoculation par des champignons mycorhiziens dans
les sols où leur potentiel d’infection est faible. L’accroissement de la part de N, fixé dans
l’alimentation de la plante (% NdfFix) amène à distinguer toutefois l’effet mycorhizien du simple
effet phosphate ;
(f) l’effet inhibiteur de l’azote minéral dans le sol, qui, rend délicate la pratique des
fumures starter, mais dont l’effet peut être réduit par la culture associée céréale-légumineuse
et uln choix variétal judicieux (voir ci-dessus).
Ainsi, il apparaît que certains facteurs n’agissent sur la fixation que par la modification
du rendement et de la demande de la plante, ce sont des facteurs d’intensification, alors que
d’autres ont un effet plus particulier sur l’équilibre des sources d’azote (fixa.tion de Ni, et sol).
Ces derniers doivent plutôt être considérés comme des facteurs d’économie d’azote.
3) Pour les systèmes céréales-légumineuses, la connaissance de ces él4ments a
permis de quantifier les flux d’entrée (inputs) et de sortie (outputs), à partir desquels il est
possible de raisonner une stratégie d’économie de l’azote :
(a) il est possible de limiter les pertes d’azote par localisation de l’engrais ; des
applications d’engrais sur la céréale, trés efficaces économiquement sont alors envisageables:
344
(b) il est possible d’accroître la fixation de N, pour alimenter le pool d’azote du sol,
et la part qu’il prendra dans la satisfaction des besoin en azote de la ctiréale, et en fin de
compte limiter l’usage de l’engrais. Tout revient alors à un déplacement de consommation
d’azote 8 partir du sol, de la légumineuse vers lia céréale, qui accroît la part de la. fixation
(source gratuite) et limite celle de l’engrais (source coûteuse). Les pertes d’azote, toujours
liées au niveau de l’apport, seront d’e surcroît diminuées.
C:ependant un tel système suppose réunies deux conditions :
(c) l’exportation d’azote pa.r la légumineuse doit être inférieure à la fixation1 de N,,
(d) l’azote minéral du sol ne doit pas être limitant de la fixation de N,, et pour cette
raison, I’a.zote minéralisable du sol ne peut être trop élevé.
Finalement, ces deux dernière conditions limitent le système à un niveau semi-intensif.
Une façon d’en repousser les limites serait d’intervenir sur les facteurs qui déplacent I’léquilibre
de nutrition azotée de la légumineuse en faveur de la fixation de N, (choix variétal,
champignons mycorhiziens, techniques d’évitement de la sécheresse), et de la céréale en faveur
de la source sol (étalement de la demande dans le temps, systèmes racinaires). Bien entendu,
cette stratégie trouve aussi une limite en fonction des conditions pédoc’limatiques (texture,
régime pluviométrique, cultures possibles).
Pour établir les bilans sur lesquels se fonde le raisonnement,, ;j, côté des termes
directement déterminés, il a fallu reclourir à un certain nombre d’estimations pour compenser
les lacunes de connaissances actuelles de certains processus.
La lixiviation de l’azote du sol peut être un terme important dont la quantification
pose de sérieux problèmes de méthode, et dont la prise en compte de la variabilité implique
de longues séries de mesures. La bliomasse racinaire, dont l’évaluation est difficile in situ est
est indispensable à l’estimation de la part de Kazote fixée et restée dans, le sol. La fixation
rhizosphérique en est également tributaire. Enfin, la dénitrification est trc!s dépendante des
conditions physicochimiques et des apports de matière organique fraîche métabolisable.
En application, il est montré un exemple de régénération d’un sol dégradé, par
l’amendement organique (fumier) par effet direct imais aussi et surtout par effet induit sur la
fixation cle N, de l’arachide. L’exemple d’un système mil-arachide dont le bilan azoté,
déficitaire, exige, au minimum:, la lrestitution des pailles (ce qui pose le problème de leur
transformation et de l’incorporation au sol) est @aIement montré.
345
IEnfin, la fragilité des systèmes maïs-soja et, en conséquence, l’obligation de recourir à des
Lechniques efficaces d’apport d’azote (inoculation et fumure organique du soja, fertilisation
(azotée optimale du maïs).
Cette approche conduit à l’élaboration d’un schéma sur lequel les situations réelles
peuvent être raisonnées. Elie implique en corollaire la connaissance du déterminisme des
ldifferents éléments de ce schéma, sans doute d’autant plus aisée à réaliser que l’on s’adresse
à des processus élémentaires. II devrait alors être possible d’accéder à une modélisation
s’appuyant sur ce schéma et quelques indicateurs simples.
Mots clés : Sénégal, Cycle azote, Céréales, Légumineuses, Engrais azoté, Fixation de N,,
Coefficient réel d’utilisation, Immobilisation, Pertes, Valeur A.
In upland tropical sandy soills of West Africa, the real nitrogen recovery for cereals is
much Iess than we expected because the crops such as Pearl millet and maize use
respectively 25 and 30 % of applied fertilizer nitrogen according to the farmers.’ methods
recommendation. Nitrogen fertilizer application to the soil increases the soil nitroglen uptake
by the trop (this term is named by the author “available nitrogen pool”) probably (due to the
root system extension and the pritne effect. A large part of the applied fertilizer to the soi1
(about 30 to 50 %) is immobilized by microflior,a.
Ammonia volatilization from urea is studied in greenhouse experirnent (simulation of field
conditions). It could reach 40 % (of the broadcasted N-urea in sandy soil (this technics is the
one recommanded for the farmers of Senegal). The nitrogen fixed by groundnut olr soybeans
represents 20 to 80 % of the N, uptake by the crops.Changes in the magnitude of this process
are important. Certains major factors contributing to the fixation such as the presence of
effective specific rhizobium strains, the minerai soil N, the varieties, the fertilizers N, the
manure and liming, were studied.
From those results, the author have recommended methods which cari irnprove the
nitrogen trop nutrition by controlling the nitrogen balance at the level of the agricultural
system. The principles of these methods were tested in situ. The results also show that the
nitrogen balance in the upland tropical soil is, negative in most cases which often explain the
reduction of the total soil nitrogen pool during years of cultivation. AII these aspects have
shown that the use of grain legwme is becoming the key of maintaining the nitrogen balance
of the upland tropical soi1 of West Africa.
Key wlords : Senegal ; Cereals ; Grain legumes : Nitrogen fertilizer ; N, fixation ; Real nitrogen
recovery ; Nitrogen balance ; Immobilisation ; Volatilization.
351
TABLE DES MATIERES
A v a n t - p r o p o s e t r e m e r c i e m e n t s
A b r é v i a t i o n s u t i l i s é e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B
Glolssaire
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..~.........
12
IN-JRODUCTION GENERALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
CHAPITRE 1 - CADRE DE L’ETUDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
1.1 - Le milieu climat - sol - véaétation ...............................
28
1.1.1 - Le climat ..............................................
28
1.1.2 - Les sols .............................................
33
1.1.2.1 - Caractéristiques des sols sur table
quaternaire
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*....*.
33
1.1.2.2 - Caractéristiques des sols sur Continental
Terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
1.1.2.3 - Evolution annuelle du taux d'azote minéral
des sols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
1.1.2.4 - Description des sols des différents essais . . . .
36
1.1.3 - La végétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
1.2 - Situation aaricole céréalière Présente et en persoective
au
Sénéqal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
CHAPITRE II - LES ELEMENTS DU BILAN AZOTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
11.1. Les anoroches du bilan de l'azote dans l'asrosvstème
........... 4,
47
11.1.1. Bilan sur plusieurs années (première approche) ........
47
11.1.2. Bilan réel des différents flux d'azote (15N)
(deuxième approche) ..................................
49
11.1.3. Bilan "troisième approche" : détermination des
outputs inconnus ....................................
)I
52
11.2. Bilan de l'enqrais azoté dans le svstème sol-plante .............
52
352
C H A P I T R E I I I : TECHNIOUES ET METHODES
. . . . . . . . . . “ . . . . . . . . . . . .* <....*.., .
56
III.1 - 'Jechniaues AnalWiaues -......*......,........*.......,........
58
III-l.1 - Définition ................. ........................
58
III.1.2 - Dosages chimiques ............... ....................
58
III.1.3 - Dosages isotopiques .................... ............
59
III.2 - Miéthodes isotopiques de quantification et d'interorktation . . . .
62
III.2.1 - Méthode isotopique de quantification du pool
d'azote du sa1 : concept de la valeur A . . . . . . . . . . . .
62
111.2.2 - Méthode isotapique de quantification in situ
de la fixation de N, . . . . . . ..s..Y.Y.................
63
111.2.2.1 - L'engrais azaté est la source d'azote 15 . . . . 64
111.2.2.2 - L'engrais azoté immobilisé dans le sol
est la source d'azote 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
III.2.3 Méthode isotopique d'évaluation d'un facteur du
milieu, d'une variété ou d'une technique
culturale sur le critère de l'utilisation
optimale de l'azote . . . ..*.....1.1.<...................
67
111.2.3.1 - CérBales ........ .............................
67
111.2.3.2 - Légumineuses ................................
68
III.3 - Erreurs analvtique - Ibaitement statistiaue des résultats
. . . . .
70
CHAPITREJf - OPTIMISATION DEJs’UTILISATION DE L’AZOTE DES ENGRAIS ETIN
SOL DANS LES SYSTEMES SOL--PLANTE NON FIXATEURS DE N, . . . . . 73
IV.1 - &s dispositifs exoérimentaux
<, . , ,, . . . . . . . . . . . . a.. a. <. . . . . . . . . . , . .
75
IV.l.l. Essai au champ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77
IV.1.2. Essai au champ II ........................................
IV.1.3. Essai au champ III ...... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
IV.1.4. Essai au champ IV ......................... .............
80
IV.1.5. Essais au champ V, VI et VII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
IV.2 -' Djsponibilité et utilisation de 1"azote provenant du &
et de l'enarais . . . ...<. *......*.*....*..*..a.. a....,.......... I..
85
IV.2.1 - Disponibliliti! de l'azate sous cultures
de mil et de maïs
Essais alu champ 1 à VII . . . .."....*e....*............
87
IV.2.1.1. Rendement, productivité et rentabilité
de! l'engrais ..................................
87
IV.2.1.2. Coefficient réel d'utilisation
de l'engrais ..................................
92
IV.2.1.3. Immobilisation de l'engrais ...................
IV.2.1.4. Efficience de l'engrais .......................
9:
IV.2.1.5. Fourniture d'azote par le sol .................
1.03
353
IV.2.1.6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
106
IV.2.2 - Variabilité spatiale. Essai au champ IV .............
109
IV.2.2.1. Coefficient réel d'utilisation
de l'engrais ..................................
109
IV.2.2.2. Immobilisation de l'engrais . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
110
IV.2.2.3. Efficience de l'engrais . . . . . . . . . . . . . . ., . . . . . . . . 110
IV.2.2.4. Fourniture d'azote par le sol .................. 110
IV.2.2.5. Conclusion .....................................
116
IV.2.3 - Lixiviation de l'engrais. Essai au champ III . . . . . . . . 116
IV.2.3.1. Lixiviation en cours de cycle et
utilisation de l'engrais par la plante ........ 116
IV.2.3.2. Profondeur de lixiviation de l'engrais ........ 118
IV.2.3.3. Conclusion ....................................
120
IV.2.4 - Volatilisation de l'engrais.
Essai en milieu contrôlé . ..e..S...................S. 120
IV.2.4.1. Facteur sol ...................................
123
IV.2.4.2. Facteur placement .............................
123
IV.2.4.3. Facteur dose ...................................
123
IV.2.4.4. Discussion - conclusion .......................
126
IV.3. Optimisation de l'utilisation de l'azote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..a.. 129
IV.3.1. L'enfouissement de paille est-il bénéfique ?
Essai au champ II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
IV.3.2. Le compostage de la paille améliore-t-il
l'efficience de l'azote ?
Essai au champ II . . . . . . . . . . . . . . . ..*...........d>....~*. 136
IV.3.3. L'effet du compost est-il accru par
les application répétées ?
Essai au champ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*...... 138
IV.3.4. Optimisation de la méthode de placement de l'engrais.
Essais au champ V, VI et VII . . . . . . . . . . . . . . ..".*...... 142
IV.3.1.4.1. Rendement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*........ 143
IV.3.1.4.2. Coefficient réel d'utilisation
de l'engrais . . . . ..a.................... 144
IV.3.1.4.3. Immobilisation de l'engrais . . . . . . . . . . . . 144
IV.3.1.4.4. Efficience de l'engrais . . . . . . . . . . . . . . . . 145
IV.3.1.4.5. Valeur A et efficience relative
de l'engrais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
IV.3.1.4.6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*...... 147
IV.4. Conclusion du chapitre IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
149
VCHAPITRE
: CONTRIBUTION DES LEGUMINEUSES AU POOL D’AZOTE DU SOL . . ..u 151
V.l - Disoositifs expérimentaux .......................................
156
V.l.l - Essai au champ VIII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
158
v.1.2 - Essai au champ IX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
3.54
V.I.3 - Essai en lysilmètre X . . . . . . . . ..*....................... 162
V.1.4 - Essai au champ XI . . . . . . . . . . . ..O.S.Y....
. . . ..*........ 1.63
v.1.5 - Essai au champ XII . . . . . . . . . . ..".............*......... 164
V.I.6 - Essai au cham,p XIII . . . . . . . . ...“. . . . . . . . ..I . . <a . . . . . . <, . 166
V.1.7 - Essai au Cham)p XIV . . . . . . . . . . .."..........#..........*. 167
V.2 - mrix variétal - Essai au champ VIII . . . ..-.............*........ 170
v.3 - Contraintes du milieu . ..*.U....I.........U......................
176
v.3.1 - Contrainte chimique ."...... . . . . . . . . . . . . . . . . ..a . . . . . . . .
178
V.3.1.1 - Probleme de l'azote minéral du sol . . . . . . . . . . . . 178
V.3.I.I.l - Faut-il augmenter 1"azote minéral en
apportant des engrais azotés ?
Essai au champ IX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
178
V.3.1.1.2 - Faut-il réduire l'azote minéral
en pratiquant la culture associée
légumineuse-céréale ?
Essai en lysimètre X . . . . . . . . . . . . . ...*.. 182
V.3.1.2 - Amélioration de la fertilité par l'a,mendement
calcicque et organique.
Essai au champ XI . . . . . . . . . . . . . . . . . ..a......... 189
V.3.1.3 - Amélioration de la fertilité par le phosphatage.
Essai au champ XII et XIV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
V.3.2 - Contrainte biologique .s,...........e..................
X96
V.3.2.1 - Les sols n'ont pas de rhizobiums spécifiques.
Essai au champ XIV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
196
V.3.2.2 - Les sols sant défavorables à la nodulation
et à la fixation de N,.
Essai au champ XI ..e..<, . . . . . . . . . . . . . . . . . ...*.. 197
V.3.2.3 - Les sols sont bien pourvus en rhizobiums
mais on veut accroître leur efficience.
Essai au champ XIII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
198
V.3.2.4 - Les sols sont dépourvus ou mal pourvus
en champignons mycorhiziens
Essai au champ XIV . . ..a . . . . . . ..a *..........a . . 198
V.3.3 - Contrainte climatique . . . . . . . . . ..e.*..................
202
V.3.3.1 - Relation entre la pluviométrie et
la fixation de Iv,.
Essais IX et XIII. Essais XII et XIV . . . . . . . . . . 202
V.3.3.2 - Déficit hydrique et fixation de N,
en cours de cycle.
Essai XIII . . . ..a.........e.a..................
206
V-3.3.3 - Conclusion . . ...* . . . . . . . ..".Y.................. 207
V.4 - Conclusion du chapitre w . ..I.S...S.......*.O.S...................
207
355
CHAPITRE VI - MAITRISE DES FLUX D'AZOTE DANS TROIS SYTEMES FE CULTURE.
VI.1 -. princioes réaissant la manioulation des flux d'azote
dans les systèmes de culture . . . . . . . . . . . . ..*.................... 214
VI.2 -. Aoolication des orincioes définis ci-dessus à trois
svstèmes de culture . . . . . . . . . . . . . . . . . ..*...................... I, *
21'6
VI.2.1 - Le système de culture mil-arachide de Thilmakha en
zone sub-sahélienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
216
v1.2.2 - Le système de culture mil-arachide à Bambey en
zone soudanienne nord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..".....B a 218
VI.2.3 - Le système de culture maïs-soja à Séfa en
zone sub-guinéenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.1...,,. 221
VI.3. - Conclusion chapitre VI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..a..
223
CONCLUSION GENERALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
226
Biloliagraphie .........................................................
234
Annexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
256
Résu& ................................................................
341
Suwnary ...............................................................
347
Talble des matières ....................................................
351