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Résumé

Le Mali est l'un des pays de la zone soudano-sahélienne où la baisse générale de la fertilité des sols est l'une des principales contraintes qui limitent la production agricole et la stabilité de l'environnement. Une étude sur l'utilisation des engrais verts et des rotations légumineuses–céréales comme solutions de remplacement pour l'amélioration de la productivité des sols et le rendement du mil et du sorgho a été effectuée de 1990 à 1995 à la Station de recherche agronomique de Cinzana sur deux types de sol. Sur le sol ferrugineux tropical lessivé, caractérisé par une texture sablo-limoneuse, le mode de travail du sol n'a eu aucune influence significative sur le rendement grainier, quelle que soit la céréale ou l'année. Par contre, la rotation niébé–céréale et l'enfouissement de Sesbania rostrata et de Dolichos lablab comme engrais verts ont eu des effets significatifs positifs sur les rendements grainiers du sorgho et du mil. Sur le sol hydromorphe minéral à tendance vertique, caractérisé par une texture limono-argileuse, le mode de travail du sol a eu un effet significatif positif sur le rendement grainier du sorgho en 1991, premier cycle de rotation à la faveur du billonnage cloisonné. En 1995, troisième cycle de rotation, la rotation niébé–sorgho et l'enfouissement de S. rostrata et de D. lablab comme engrais verts ont eu des effets positifs significatifs, entraînant une augmentation de plus de 40 % du rendement grainier du sorgho par rapport au témoin monoculture de sorgho. Ces résultats permettent d'être optimiste quant à l'utilisation de S. rostrata et de D. lablab comme engrais verts pour la sécurisation du rendement du sorgho.

Abstract

As part of the effort to improve and maintain soil productivity in the Sudanosahelian region of Mali, a study on the combined long-term effects of legume–cereal rotations and green manures on soil fertility and crop yields was initiated in 1990 at the Cinzana research station. Cowpea–cereal (sorghum and millet) rotations were compared with incorporation of Sesbania rostrata and Dolichos lablab as green manure. Soil type, method of land preparation, and soil-moisture regime significantly affected crop yields under the various treatments. In the third rotation cycle, in 1995, the cowpea–sorghum rotation and the Sesbania and Dolichos green manures improved sorghum grain yield by more than 48%. On hydromorphic soils or where tie ridges were used, the effects of cowpea–sorghum rotation on grain yields were similar to those of the green manures.

Introduction

Au Mali, la baisse générale de la fertilité des sols, l'insuffisance de techniques culturales appropriées et le faible pouvoir d'achat des agriculteurs sont des contraintes qui limitent le maintien et l'amélioration de la productivité dans toutes les zones agro-écologiques. L'estimation du bilan minéral effectuée ces dernières années par différents auteurs — Pieri ( 1989 ) et Veldkamp et al. ( 1991 ) fait ressortir un déficit global pour l'ensemble des éléments majeurs N, P et K dans les différents systèmes de culture pluviale. Les rendements moyens des principales cultures vivrières « sèches » sont estimés à 600 kg ha^-1 pour le mil et à 800 kg ha^-1 pour le sorgho. L'importance de la fumure minérale dans l'augmentation des rendements est évidente ( IER 1987 ). Cependant, le prix élevé des engrais minéraux demeure le principal obstacle à l'application correcte des normes de fertilisation ( 100 kg ha^-1 de phosphate d'ammoniaque et 50 kg ha^-1 d'urée ) recommandées par la recherche pour le mil et le sorgho. Moins de 20 % des superficies cultivées reçoivent environ 95 % des engrais minéraux importés. Ce sont des zones intensivement encadrées par les opérations de développement rural qui cultivent principalement le riz, le cotonnier et la canne à sucre. Les 5 % restants sont utilisés sur 80 % des superficies où sont cultivés le mil, le sorgho et l'arachide ( Kieft et al. 1994 ).

La croissance démographique actuelle ne permet plus de compter sur la jachère de longue durée, qui autrefois permettait une certaine régénération du sol. Pour atteindre l'objectif du développement, à savoir un accroissement significatif de la production du mil et du sorgho, la recherche doit développer des techniques performantes. La stratégie de recherche devra tenir compte des conditions économiques de production et des possibilités réelles des paysans. Les rotations légumineuses–céréales et l'utilisation des engrais verts pourraient être des solutions de remplacement peu coûteuses pour le maintien et l'amélioration de la productivité des sols et du rendement des cultures. Les recherches ont montré que les légumineuses sont des cultures améliorantes qui peuvent enrichir le sol en N. Les résultats des travaux réalisés au Nigeria sur le niébé ( Eaglesham et al. 1982 ) et au Malawi sur le dolic ( MacColl 1989 ) montrent un effet résiduel positif de chacune de ces légumineuses équivalant à 36 kg N ha^-1 pour la céréale suivante. Ceci représente environ 80 % de la dose recommandée de N pour la fertilisation minérale du mil et du sorgho au Mali. En riziculture, des résultats de recherche montrent que l'enfouissement de Sesbania rostrata comme engrais vert permet de doubler le rendement du riz ( Allais 1988 ). On dispose de peu de résultats sur les cultures pluviales.

La présente étude a été initiée en 1990 par l'Institut d'économie rurale, qui est chargé de la recherche agricole au Mali, et le programme TropSoils de la Texas A&M University, aux États-Unis. Elle vise à mettre au point des techniques culturales susceptibles d'être adoptées par les paysans et capables d'améliorer la productivité des sols et le rendement des cultures grâce aux rotations céréales– légumineuses et à l'utilisation des engrais verts.

Matériel et méthodes

L'étude a été effectuée de 1990 à 1995 à la Station de recherche agronomique de Cinzana dans la région de Ségou, au Mali. La station est située dans le bassin versant des fleuves Niger et Bani, à 13°15´ Nord, 05°58´ Ouest et 281 m d'altitude. Le climat est du type soudano-sahélien avec une pluviométrie pluriannuelle moyenne de 650 mm.

Les recherches portaient sur deux types de sol. Une première analyse d'échantillons de sol a été effectuée au début de l'étude, en 1990. Le premier sol est un sol ferrugineux tropical lessivé, caractérisé par une texture sablo-limoneuse, un pH acide ( 5,3–5,6 ), une faible teneur en C organique ( 0,05–0,20 % ), une très faible teneur en P assimilable ( 1,8–4,0 ppm ), une capacité d'échange cationique médiocre ( 1,7–4,1 méq 100 g^-1 de sol ) et une très faible teneur en Ca échangeable ( 0,35–0,87 méq 100 g^-1 de sol ). Le second est un sol hydromorphe minéral à tendance vertique. Il est caractérisé par une texture limono-argileuse, une hydromorphie non fonctionnelle de profondeur, une faible teneur en P assimilable ( 1,1–6,2 ppm ), un pH acide ( 5,5–6,0 ), une teneur en C organique faible à moyenne ( 0,27–0,67 % ), une bonne teneur en Ca échangeable ( 3,6–5,8 méq 100 g^-1 de sol ) et une bonne capacité d'échange cationique ( 9,9–14,1 méq 100 g^-1 de sol ). Le dispositif expérimental utilisé est un split-plot à cinq répétitions ayant comme facteur principal le travail du sol à deux niveaux : billonnage simple et billonnage cloisonné ; et comme facteur secondaire quatre rotations de cultures : la monoculture de sorgho ou de mil avec exportation des pailles chaque année, la rotation niébé–sorgho ou mil, la rotation sesbania–sorgho ou mil et la rotation dolic–sorgho ou mil. Le S. rostrata et le Dolichos lablab sont enfouis comme engrais verts par un labour de fin de cycle. La fumure apportée au début des travaux ( 1990 ) est de 100 kg ha^-1 de phosphate d'ammoniaque ( 18–46–0 ) et 50 kg ha^-1 d'urée ( 23 N ) pour le sorgho et le mil et de 65 kg ha^-1 de Single Superphosphate^TM ( 13,6 P – 6,5 S ) pour les légumineuses. En 1995, une dose uniforme de 300 kg ha^-1 de Phosphate naturel de Tilemsi^TM ( PNT ) a été appliquée sur toutes les parcelles avant le semis.

Conditions de réalisation des travaux

Les pluies ont été suffisamment abondantes pendant les deux premières campagnes ( 1991 et 1993 ) pour couvrir les besoins en eau liés aux différentes phases du cycle de développement des cultures, quel que soit le traitement. En 1995, par contre, l'alimentation en eau du mil et du sorgho a été affectée pendant la phase remplissage-maturation des grains à cause de l'insuffisance des pluies. Le traitement rotation Sesbania–mil a été le plus affecté.

Résultats et discussion

Sur le sol ferrugineux tropical lessivé, le mode de travail du sol n'a eu aucune influence significative sur le rendement grainier, quelle que soit la céréale ou l'année ( tableau 1 ). Par contre, la rotation des cultures et les engrais verts ont eu des effets positifs significatifs sur le rendement. En 1991, premier cycle de rotation, l'interaction mode de travail du sol x rotation des cultures a été significative à la faveur du billonnage cloisonné sous rotation niébé–sorgho et la monoculture de sorgho avec exportation des résidus tous les ans. Le cloisonnement des billons a permis d'obtenir sous ces traitements des augmentations de rendement grainier de plus de 40 % par rapport au billonnage simple.

Tableau 1. Effet des traitements sur le rendement grainier du sorgho et du mil en sol ferrugineux tropical lessivé, Cinzana, Mali, saisons 1991, 1993 et 1995.

	Travail du sol	Effet sur le rendement ( kg ha-1 )
		Sorgho 1991	Mil 1993	Mil 1995
Traitement
Céréale–céréale ( paille exportée ) a	Billon simple	650b	758	916
	Billon cloison	972a	932	851
	Moyenne	811	845c	884b
Niébé–céréale	Billon simple	661b	774	963
	Billon cloison	970a	1 269	1 091
	Moyenne	816	1 022ab	1 027ab
Sesbania–céréale	Billon simple	909a	997	976
	Billon cloison	982a	1 132	957
	Moyenne	946	1 065a	967ab
Dolic–céréale	Billon simple	996a	920	1 188
	Billon cloison	979a	1 069	1 064
	Moyenne	988	995abc	1 126a
Travail du sol ( W )		NS	NS	NS
CV ( % )		27,86	37,59	34,00
Rotation des cultures ( C )		TS	S	S
CV ( % )		13,84	18,62	21,11
W x C		S	NS	NS
Source : Kouyaté ( 1996 ). Nota : CV, coefficient de variation ; NS, non significatif ; S, significatif ; TS, très significatif. a Paille exportée chaque année. a–c Les données de chaque colonne suivies de la même lettre ne diffèrent pas de façon significative au seuil P = 0,05.

En sol hydromorphe minéral, au premier cycle de rotation ( 1991 ), l'effet du mode de travail du sol a été significatif à la faveur du billonnage cloisonné, tandis que les rotations et les engrais verts n'ont eu aucune influence significative sur le rendement ( tableau 2 ). Pendant les deux cycles suivants ( 1993 et 1995 ), il n'y a eu ni effet significatif du travail du sol ni interaction significative mode de travail du sol x rotation des cultures. En 1993, bien que statistiquement équivalentes au témoin, les rotations niébé–sorgho, Sesbania–sorgho et dolic–sorgho avec enfouissement de Sesbania et de dolic comme engrais verts ont eu des effets positifs sur le rendement grainier du sorgho. Les augmentations de rendement par rapport au témoin ont été de 12 % pour la rotation niébé–sorgho et de 18 % pour l'enfouissement de S. rostrata et de D. lablab comme engrais verts. En 1995, les rotations niébé–sorgho, Sesbania–sorgho et dolic–sorgho avec enfouissement de Sesbania et de dolic comme engrais verts ont été équivalentes entre elles et statistiquement meilleures que le témoin monoculture de sorgho ( tableau 2 ). L'apport de 300 kg ha^-1 de PNT avant le semis du sorgho a amélioré l'effet des rotations et des engrais verts sur le rendement du sorgho. Les augmentations du rendement par rapport au témoin sont passées de 12 % à 44 % pour la rotation niébé–sorgho et de 18 % à 48 % pour l'enfouissement de S. rostrata et de D. lablab comme engrais verts. Malgré l'apport de phosphate naturel, le rendement grainier sous monoculture de sorgho a baissé d'environ 15 % de 1993 à 1995. Ces résultats montrent l'importance et l'intérêt de la rotation légumineuses– sorgho et de l'utilisation des engrais verts avec du PNT dans l'amélioration et la sécurisation du rendement du sorgho dans la zone agro-écologique concernée.

Les résultats futurs et les analyses de sol en fin d'étude permettront de se prononcer en faveur de telle ou telle rotation en fonction du type de sol.

Tableau 2. Effet des traitements sur le rendement grainier du sorgho en sol hydromorphe minéral, Cinzana, Mali, saisons 1991, 1993 et 1995.

	Travail du sol	Effet sur le rendement ( kg ha-1 )
		Sorgho 1991	Sorgho 1993	Sorgho 1995
Traitement
Sorgho–sorgho ( paille exportée ) a	Billon simple	2 127	1 574	1 426
	Billon cloison	2 384	1 629	1 355
	Moyenne	2 256	1 602ab	1 391b
Niébé–sorgho	Billon simple	2 081	1 874	2 117
	Billon cloison	2 308	1 708	1 890
	Moyenne	2 195	1 791ab	2 004a
Sesbania–sorgho	Billon simple	2 018	1 804	1 986
	Billon cloison	2 232	1 965	2 129
	Moyenne	2 125	1 885a	2 058a
Dolic–sorgho	Billon simple	1 952	1 951	2 093
	Billon cloison	2 216	1 818	2 029
	Moyenne	2 084	1 885a	2 061a
Travail du sol ( W )		S	TS	TS
CV ( % )		15,43	9,85	18,00
Rotation des cultures ( C )		NS	TS	TS
CV ( % )		13,58	12,36	10,60
W x C		NS	NS	NS
Source : Kouyaté ( 1996 ). Nota : CV, coefficient de variation ; NS, non significatif ; S, significatif ; TS, très significatif. a Paille exportée chaque année. a,b Les données de chaque colonne suivies de la même lettre ne diffèrent pas de façon significative au seuil P = 0,05.

Conclusion

Dans le cadre de la gestion de la productivité des sols dans la zone concernée, les résultats obtenus montrent l'intérêt des rotations légumineuses–céréales et des engrais verts. Cependant, bien que N puisse être fourni par la rotation ou l'enfouissement des légumineuses, P peut limiter le développement et le rendement des cultures. Dans ces systèmes de culture à faibles intrants, l'apport du P est nécessaire pour soutenir la productivité du sol à long terme. Les résultats montrent l'effet bénéfique de l'utilisation de S. rostrata et de D. lablab comme engrais verts et de la rotation niébé–céréale en présence du PNT pour l'amélioration du rendement. Les résultats obtenus permettent d'être optimiste quant à l'emploi des engrais verts et aux rotations légumineuses–céréales comme solutions de remplacement susceptibles d'être adoptées par les paysans pour maintenir et améliorer la productivité des sols. Ils ont l'avantage de ne nécessiter aucun transport — contrairement au fumier — et ne posent aucun problème de disponibilité.

Références

Allais, C. 1988. Sesbania rostrata, l'Africaine à la conquête du monde. La Recherche, 19( 199 ), 672–675.

Eaglesham, A.R.J. ; Ayanaba, A. ; Rao, V.R. ; Eskew, D.L. 1982. Mineral N effects in cowpea and soybean crops on a Nigerian soil. II. Amounts of N fixed and accrued to the soil. Plant and Soil, 68, 183–192.

IER ( Institut d'économie rurale ). 1987. Dégradation chimique des sols et possibilités d'amélioration. Réunion IER – Compagnie malienne de développement des textiles 1987. IER, N'Tarla, Mali. Document n^o 3. 44 p.

Kieft, H. ; Kéïta, N. ; van der Heide, A. 1994. Engrais fertiles ? Vers une fertilité durable des terres agricoles au Mali. 99 p.

Kouyaté, Z. 1996. Effets à long terme des engrais verts, des résidus de récolte et du travail du sol sur la fertilité et le rendement du sorgho. Programme de recherche collaborative IER/TropSoils. Institut d'économie rurale, N'Tarla, Mali. Rapport technique 1995/1996. 43 p.

MacColl, D. 1989. Studies on maize (Zea mays) at Bunda, Malawi. II. Yield in short rotations with legumes. Experimental Agriculture, 256, 367–374.

Pieri, C. 1989. Fertilité des terres de savanes. Bilan de trente ans de recherche et de développement agricoles au sud du Sahara. Ministère de la Coopération et du Développement, Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement, Paris, France. 444 p.

Veldkamp, W.J. ; Traoré, A. ; N'Diaye, M.K. ; Kéita, B. ; Bagayoko, M. 1991. Fertilité des sols du Mali. Mali-Sud / Office du Niger ; Interprétation des données analytiques des sols et des plantes. Cellule Agro-pédologie, Institut d'économie rurale, N'Tarla, Mali. 149 p.

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