Chapitre 5. Relation entre la fertilité du sol et la productivité de l’eau de pluie sur le maïs (Burkina Faso)
p. 75-84
Texte intégral
Introduction
1L’agriculture du Burkina Faso, à l’image de celle des pays de l’Afrique subsaharienne, joue un rôle important dans le développement économique et social du pays. Ce secteur occupe plus de 80 % de la population burkinabée et constitue la principale activité génératrice de revenus monétaires des ménages ruraux (DGPER, 2010 ; MAHRH, 2011).
2L’agriculture burkinabée rencontre malheureusement d’énormes difficultés, parmi lesquelles la faible productivité des terres et la précarité des conditions climatiques. Selon Pieri (1989), la plupart des sols au Burkina Faso sont des sols ferrugineux tropicaux (lixisol), caractérisés par une mauvaise stabilité structurale des horizons superficiels liée à leurs richesses en limons et sables fins. Les travaux de Pallo et al. (2008) montrent également que les sols de la zone sud-soudanienne du Burkina Faso sont très pauvres du fait de leur faible teneur en matière organique totale qui est d’environ 0,6 %. Avec l’exploitation continue de ces sols, on assiste à une dégradation rapide de leur fertilité qui se traduit par une baisse des rendements agricoles. Les travaux de Coulibaly et al. (2012) montrent des chutes de 76,83 %, 82,48 % et 3,88 % respectivement des teneurs en carbone, en phosphore assimilable et du pH des sols après 10 années de mise en culture. De nos jours, la baisse de fertilité des sols et de rendement des cultures est un problème évoqué avec insistance par les différents acteurs de la société burkinabée.
3De nombreux travaux indiquent qu’en Afrique subsaharienne, les productions agricoles seront affectées par les changements climatiques (Roudier et al., 2011 ; Sultan et al., 2013 ; Touré et al., 2018). Les simulations de Sultan et al. (2013) ont montré que le principal effet du changement climatique sur le rendement du mil et du sorgho en Afrique de l’Ouest était la perte de rendement provoquée par une température élevée conduisant à une évapotranspiration potentielle accrue. Ils ajoutent que les rendements du mil et du sorgho vont probablement diminuer de 0 à 41 % au xxie siècle sur l’Afrique de l’Ouest en raison du réchauffement attendu, et ce que les précipitations augmentent ou diminuent. Touré et al. (2018) montrent qu’au Mali, les rendements du mil vont décroître entre la période 2040 et 2069 par rapport à la période 1983 et 2012 du fait des changements climatiques. L’agriculture burkinabée étant majoritairement pluviale, cela indique qu’elle est soumise aux caprices de ces changements climatiques. La mauvaise répartition de la pluie dans le temps et dans l’espace ainsi que la variation interannuelle des quantités d’eau de pluie qui tombent sont durement ressenties par les agriculteurs. Les travaux de Sarr et al. (2011) indiquent une plus grande variabilité interannuelle de l’installation de l’hivernage, ce qui rend les dates de semis aléatoires pour les agriculteurs. Il en est de même pour la fin des pluies, qui est incertaine et pèse régulièrement sur la possibilité pour les cultures de terminer leur cycle.
4Dans ce contexte donc de changement climatique, quelle sera l’influence de la fertilité du sol sur la productivité de l’eau de pluie ? Ce texte analyse la corrélation entre le niveau de fertilité du sol et la productivité de l’eau de pluie pour la culture du maïs.
Matériel et méthodes
Zone d’étude
5L’étude a été conduite dans la région des Hauts-Bassins (11° 15’ N et 4° 30’ W) au Burkina Faso. Cette région a une superficie de 25 606 km2 avec une population estimée à 1 961 204 personnes en 2015 (77 personnes/km2) (INSD, 2016). La région est divisée en 3 provinces, 33 communes urbaines et rurales et 484 villages. Le climat de la région des Hauts-Bassins est du type sud-soudanien, caractérisé par une pluviosité annuelle variant entre 800 et 1 200 mm (Fontes et Guinko, 1995). Le système de culture est basé sur la rotation coton-céréales avec le maïs comme principale céréale de la région. La majorité des sols est de type ferrugineux tropical à texture sableuse dans les horizons de surface et argileuse au-delà de 40 cm. La végétation est une savane avec des arbres, arbustes et herbes.
Méthodologie
6Le dispositif était constitué de parcelles de maïs dispersées dans 10 villages de la région des Hauts-Bassins pendant 7 ans. Les données collectées étaient le rendement en grain et en tige du maïs, la quantité d’eau de pluie tombée entre avril et novembre de chaque année et les paramètres chimiques du sol. Une diversité de variétés de maïs a été utilisée avec une dominance de la variété SR21. Les itinéraires techniques ont légèrement varié d’une parcelle à une autre. Les opérations culturales qui ont été observées sont le labour, l’application de fertilisants (organique et/ou minéraux) et 1 à 2 sarclages.
7Les rendements en grain et en tige du maïs ont été déterminés en récoltant les épis et les tiges sur des parcelles utiles de 12 m2. Les rendements ont été mesurés sur 99 parcelles, soit 33 parcelles en 2010, 6 parcelles en 2015, 33 parcelles en 2016 et 27 parcelles en 2017. Les valeurs obtenues ont été extrapolées en kg/ha selon la formule :

8Avec P = poids du grain ou tige de la surface utile
9Les quantités d’eau de pluie ont été enregistrées avec des pluviomètres à lecture directe qui ont été installés sur chaque site. Le nombre de pluviomètres variait de 1 à 6 selon le nombre et la dispersion des parcelles dans un village. Les quantités d’eau de pluie ont été collectées durant les mêmes années de mesure des rendements du maïs.
10À partir des données de rendement du maïs et de pluie, l’index de récolte (HI) et la productivité de l’eau de pluie (WP) ont été calculés. L’index de récolte a été calculé selon la formule utilisée par Ouattara et al. (2017) :

11La productivité de l’eau de pluie a aussi été calculée selon la formule utilisée par Ouattara et al. (2017) :

12Pour les analyses de sol, les échantillons ont été prélevés sur l’horizon 0-10 cm en 2010 (33 parcelles) et en 2016 (6 parcelles) et sur l’horizon 0-20 cm en 2015 (6 parcelles), en 2016 (27 parcelles) et en 2017 (27 parcelles). Les paramètres chimiques déterminés étaient le pHeau, le carbone total et le phosphore assimilable pour les échantillons de sol collectés sur 0-10 cm de profondeur. En plus de ces paramètres, l’azote total et le potassium disponible ont été déterminés pour les échantillons de sol collectés sur 0-20 cm de profondeur. Les analyses ont été réalisées au laboratoire du Département « Gestion des Ressources Naturelles et Système de Production (GRN-SP) » de l’INERA à Farako-Ba (Bobo-Dioulasso). Le pHeau du sol a été déterminé selon le ratio 1/2.5 à travers une suspension du sol dans l’eau distillée (AFNOR, 1981). Le carbone total a été déterminé selon la procédure de Walkley et Black (1934). L’azote total a été déterminé par la méthode de digestion de Kjeldahl, le phosphore assimilable a été déterminé par la méthode d’extraction de Bray I (Bray et Kurtz, 1945). Le potassium disponible a été dosé en utilisant le photomètre à flamme après minéralisation du sol selon la méthode de Walinga et al. (1989).
Analyse statistique
13Les données collectées ont été soumises à une analyse en composantes principales (ACP) à l’aide du logiciel Xlstat, version 2018.5. Les caractéristiques chimiques du sol, la productivité de l’eau de pluie et l’indice de récolte du maïs ont été utilisés comme variables actives. Le rendement du maïs et les précipitations ont été utilisés comme variables passives, car ils ont été utilisés pour calculer le WP et le HI.
Résultats
Analyse de la corrélation entre productivité de l’eau de pluie, indice de récolte et caractéristiques chimiques du sol (0-10 cm)
14Les valeurs moyennes des paramètres du sol sont respectivement de 5,80, 0,79 % et 5,81 mg/kg pour le pH, la teneur en carbone et la teneur en P disponible (tabl. 1). Les échantillons de sols sont prélevés sur 0-10 cm de profondeur. La productivité moyenne de l’eau de pluie (WP) est de 2,14 kg/ha/mm et l’indice de récolte (HI) moyen du maïs est 0,46. Les rendements en maïs sont de 1 993,22 et 2 279,69 kg/ha pour les grains et la paille respectivement. Les précipitations ont été de 959,73 mm.
15Le test de Bartlett montre que la corrélation est significative avec une valeur p inférieure à 0,0001 (tabl. 2). La figure 1 montre que le plan factoriel constitué des axes F1 et F2 explique 70,57 % de la variabilité totale. Les paramètres du sol qui sont significativement et positivement corrélés au WP sont la teneur en P disponible et le pH. Il n’y a pas de corrélation significative entre les paramètres du sol et le HI.
Tableau 1. Statistiques descriptives des caractéristiques chimiques du sol prélevé sur 0-10 cm, rendements du maïs et hauteur d’eau de pluie (39 observations).

Tableau 2. Test de spécificité de Bartlett.


Figure 1.
Projection des variables sur un plan constitué par les 2 premiers facteurs (F1 et F2).
pH = potentiel hydrogène, C = carbone, Pass = phosphore assimilable,
WP = productivité de l’eau de pluie, HI = indice de récolte, Rdt = rendement
Analyse de la corrélation entre productivité de l’eau de pluie, indice de récolte et caractéristiques chimiques du sol (0-20 cm)
16Le tableau 3 présente les statistiques descriptives des caractéristiques chimiques du sol, échantillonné sur 0-20 cm de profondeur, du rendement du maïs, de la hauteur d’eau de pluie, de la productivité de l’eau de pluie et de l’indice de récolte du maïs.
17Nous observons que le pH moyen est de 5,91, la teneur en carbone de 0,35 %, la teneur en azote de 0,03 %, la teneur en P disponible de 2,86 mg/kg et la teneur en K échangeable de 33,48 mg/kg. Les valeurs moyennes de la productivité de l’eau de pluie (WP) et de l’indice de récolte (HI) sont respectivement de 0,66 kg/ha/mm et de 0,27. Les données sur le rendement du maïs montrent que le rendement en grains est de 612,95 kg/ha et le rendement en paille de 1 575,47 kg/ha. La hauteur moyenne d’eau de pluie est de 963,88 mm.
18Le tableau 4 montre une corrélation significative entre les variables avec une valeur p < 0,0001. Le premier plan factoriel explique 77,26 % de la variabilité totale (fig. 2). La teneur en carbone, la teneur en azote et la teneur en P disponibles sont significativement et positivement corrélées au WP et au rendement en grain. Le K échangeable et le pH ne sont pas significativement corrélés au WP. La corrélation entre l’HI et les paramètres du sol n’était pas significative.
Tableau 3. Statistiques descriptives des caractéristiques chimiques du sol prélevé sur 0-20 cm, rendements du maïs et hauteur d’eau de pluie (60 observations).

Tableau 4. Test de spécificité de Bartlett.


Figure 1.
Projection des variables sur un plan constitué par les 2 premiers facteurs (F1 et F2).
pH = potentiel hydrogène, C = carbone, Pass = phosphore assimilable,
WP = productivité de l’eau de pluie, HI = indice de récolte, Rdt = rendement
Discussion
19Les résultats montrent que les sols d’étude sont acides avec des valeurs moyennes de C de 0,35 % sur l’horizon 0-20 cm et 0,79 % sur l’horizon 0-10 cm. Cela traduit un niveau de fertilité faible de ces sols. Nos résultats sont proches de ceux obtenus par Koulibaly et al. (2015) sur un lixisol dans la région de l’ouest du Burkina Faso. Ils ont obtenu des teneurs en C variant entre 3,77 et 4,92 g/kg, en N variant entre 0,35 et 0,44 g/kg, en Pass de 2,4 à 4,6 mg/kg et en Kex de 66 à 118 mg/kg avec un pH de 5,2 à 5,6. Pallo et al. (2008), qui ont obtenu des teneurs en MO de 0,6 % toujours dans la même région, avaient qualifié ces sols de très pauvres.
20Les valeurs de WP obtenues ont été en moyenne de 0,66 kg/ha/mm pour les 60 parcelles de 2015, 2016 et 2017 et 2,14 kg/ha/mm pour les 39 parcelles de 2010 et 2016. Ces résultats sont proches de ceux de Ouattara et al. (2017) qui ont obtenu dans la même région d’étude des valeurs de WP qui ont varié entre 3,28 et 4,51 kg/ha/mm à Péni et entre 3,10 et 6,61 kg/ha/mm à Houndé. Selon ces auteurs, l’amélioration de la productivité de l’eau du maïs dépend de l’approvisionnement en eau, de la gestion de la fertilité des sols et du potentiel de la variété utilisée. Dans notre cas, il y avait une diversité de qualités de sol, de variétés de maïs et de pratiques culturales qui pourrait expliquer les écarts importants entre les valeurs minimales et les valeurs maximales. Oiganji et al. (2016) ont obtenu des valeurs de WP de 0,41 à 0,63 kg/m3 dans différentes conditions d’irrigation.
21Les valeurs moyennes de HI obtenues sont de 0,46 (données de 2010 et 2016) et 0,27 (données de 2015, 2016 et 2017). Ces résultats sont similaires à ceux des travaux antérieurs (Ion et al., 2015 ; Oiganji et al., 2016 ; Ouattara et al., 2017). En effet, Ouattara et al. (2017) ont obtenu des valeurs HI du maïs variant entre 0,36 et 0,43 (Péni) et entre 0,43 et 0,63 (Houndé) dans la région des Hauts-Bassins et avec différentes techniques de gestion de la fertilité du sol et de l’eau. Les données de Ion et al. (2015) indiquent des HI qui ont varié entre 0,2 et 0,56. Ion et al. (2015) attribuent cette variation à la variété de maïs, aux conditions climatiques et du sol, à la densité des plantes, aux cultures précédentes et au travail du sol. Ils mentionnent toutefois que les valeurs les plus élevées de HI du maïs sont enregistrées dans des conditions pédologiques et climatiques plus favorables que dans des conditions moins favorables.
22Les résultats de corrélation montrent que dans les conditions pluviométriques de la zone d’étude, le rendement en grain du maïs n’est pas significativement corrélé à la pluviosité. Par contre, la corrélation entre la productivité de l’eau et le niveau de fertilité chimique du sol est significative et positive. Ces résultats sont en accord avec ceux de Erkossa et al. (2011), qui indiquent que dans les hautes terres d’Éthiopie, l’appauvrissement des sols est un problème prioritaire qui défie la productivité des cultures et que, par conséquence, l’amélioration de la fertilité du sol est une priorité pour accroître la productivité de l’eau des cultures par rapport aux interventions liées à l’eau. Matsumoto et al. (2013) indiquent également que les propriétés du sol influencent grandement la productivité du maïs sur les Andosols à western highland of Guatemala. On peut faire l’hypothèse donc que, pour mieux valoriser les quantités d’eau de pluie qui tombent, il faut mieux gérer la fertilité du sol. Edreiraa et al. (2018) ont d’ailleurs constaté que les facteurs non liés à l’eau (c’est-à-dire les déficiences de gestion, les stress biotiques et abiotiques et leurs interactions) limitaient davantage le rendement que l’approvisionnement en eau dans différentes régions du monde. Ils concluent que leurs résultats mettent en évidence la possibilité de produire plus de nourriture avec la même quantité d’eau, à condition que des facteurs limitants autres que l’approvisionnement en eau puissent être identifiés et atténués grâce à de meilleures pratiques de gestion. Selon les analyses agroclimatiques conduites par Sarr et al. (2011) sur la période 1979-2008 dans la zone soudanienne et soudano-sahélienne, la variabilité des paramètres clés de la saison des pluies tels que les dates de démarrage, de fin et la longueur de la saison agricole ne constituent pas des risques majeurs pour la culture du maïs au Burkina Faso.
Conclusion
23Il ressort de cette étude que WP augmente lorsque la fertilité chimique du sol, notamment le C, N et Pass, augmente. Les quantités d’eau de pluie qui tombent actuellement dans la région Ouest du Burkina Faso ne sont pas le facteur limitant de la productivité du maïs, mais plutôt les éléments nutritifs du sol qui seraient des risques majeurs pour valoriser ces quantités d’eau de pluie. Les agriculteurs peuvent donc améliorer leur résilience face aux variabilités climatiques en intervenant significativement sur la fertilité du sol pour rehausser le niveau du carbone, d’azote et de Pass. Cela va permettre un bon développement racinaire et de feuillage, et par conséquence améliorer l’absorption des nutriments, de l’eau par les plantes et leur photosynthèse. Les techniques de conservation de l’eau doivent être associées à la gestion de la fertilité pour mieux gérer l’humidité du sol et l’évaporation dans le but de réduire les stress liés aux poches de sécheresse.
Bibliographie
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Références
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Auteurs
Agropédologue, Laboratoire d’étude et de recherche sur la fertilité du sol (LERF), Institut du développement rural (IDR), University Nazi Boni (UNB), Bobo-Dioulasso, Burkina Faso
Agropédologue, Laboratoire d’étude et de recherche sur la fertilité du sol (LERF), Institut du développement rural (IDR), University Nazi Boni, Bobo-Dioulasso, Burkina Faso
Mathématicien/modélisateur, Unité de formation et de recherche en sciences et techniques, University Nazi Boni (UNB), Bobo-Dioulasso, Burkina Faso
Agropédologue, Laboratoire d’étude et de recherche sur la fertilité du sol (LERF), Institut du développement rural (IDR), University Nazi Boni (UNB), Bobo-Dioulasso, Burkina Faso
Agropédologue, Laboratoire d’étude et de recherche sur la fertilité du sol (LERF), Institut du développement rural (IDR), University Nazi Boni (UNB), Bobo-Dioulasso, Burkina Faso
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