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Abstract

In the Central Plateau region of Burkina Faso, intensity of rainfall is a principal factor inducing soil erosion and rapid degradation of the structure of the topsoil. Field trials investigating the effectiveness of some leguminous species (Mucuna pruriens, Canavalia ensiformis, Crotalaria retusa, Calopogonium mucunoides, Pueraria phaseoloides, Cajanus cajan, and one Arachis sp.) in controlling runoff and soil erosion were conducted at the Institut d'étude et de recherches agricoles (INERA, agricultural study and research institute) station at Saria. In three-year multilocation trials carried out by INERA – SemiArid Food Grain Research and Development, cowpea cv. IAR 7/18045 rapidly covered the ground, within 30 d, giving adequate protection against soil erosion. Mucuna pruriens gave 100% protection within 45 d. In third place was C. ensiformis, with 50% coverage. The other species gave <=30% coverage. Of the species tested, cowpea was the most attractive to farmers, because it produced edible grains. Because of drought, Mucuna was unable to produce seeds (annual rainfall rarely exceeds 900 mm). The grains from Canavalia are not consumable. These results prompted field trials investigating the effectiveness of Sorghum–cowpea intercropping in controlling runoff and soil erosion. With this combination, runoff was 20–30% less than with Sorghum grown as a sole crop and 5–10% less than with cowpea grown as a sole crop. Soil erosion was 80% less than with Sorghum alone and 45–55% less than with cowpea alone. Total farm productivity under Sorghum–cowpea intercropping was double that under sole crops of either Sorghum or cowpea.

Introduction

Dans le Plateau central du Burkina Faso, la situation pluviométrique très aléatoire est aggravée par un ruissellement important ( 42% de pluie en moyenne par an ) et des pertes en terre considérables ( 4–8 t ha^-1 an^-1 ) malgré une pente relativement faible ( inférieure à 3% ) ( Roose 1981 ). Suite à des travaux de recherche menés à la station de Saria ( Nicou et al. 1990 ; Guillobez et Zougmoré 1994 ), il est ressorti que l'intensité des pluies, principal facteur du phénomène de ruissellement, entraîne une dégradation rapide de la structure des sols en surface. On assiste alors à une baisse rapide du régime d'infiltration et ainsi au déclenchement du ruissellement ( Casenave et Valentin 1989 ). L'une des solutions pratiques consiste en une meilleure protection de la surface du sol. Des expérimentations sur le paillage ( « mulching » ) ont été effectuées et les résultats obtenus montrent un effet réducteur très net sur le ruissellement.

Mais face aux problèmes liés à la gestion des résidus culturaux dans cette zone ( Lompo 1993 ), l'une des voies possibles est l'utilisation de légumineuses à fort développement végétatif comme plante de couverture. En outre, l'association de culture, traditionnellement pratiquée par les paysans, pourrait être plus facilement acceptée en vulgarisation. Cette technique permettrait de limiter le ruissellement des eaux de pluie et d'améliorer la teneur en N et en matière organique ( MO ) du sol. L'objet de la présente étude est d'évaluer l'effet d'une association culturale sorgho-niébé sur le ruissellement et l'érosion à l'échelle de la parcelle

Matériel et méthods

L'étude a été menée pendant 3 ans ( de 1993 à 1995 ) sur les cinq parcelles aménagées depuis 1971 à la station de Saria pour les mesures du ruissellement et de l'érosion. Chacune des parcelles est bordée de lames de tôle pour empêcher l'introduction d'eau extérieure ou la fuite de l'eau qui ruisselle dans la parcelle. En aval se trouve un système de bassin de réception et de fosses munies de cuves pour recueillir les eaux et les transports solides. La pente du milieu est de 0,7 % et les dimensions parcellaires sont de 72 m² ( 16 m x 4,5 m ) pour la parcelle PW et 96 m² ( 16 m x 6 m ) pour les quatre autres. Les traitements sont les suivants :

Parcelle	Traitement
PW	Semis direct de sorgho, deux sarclages
P1	Semis direct de sorgho, paillage de surface, deux sarclages
P2	Labour aux bufs, semis de sorgho et de niébé, deux sarclages
P3	Labour aux bufs, semis de sorgho, deux sarclages
P4	Labour aux bufs, semis de niébé, deux sarclages

Le sol est de type ferrugineux tropical lessivé dont la carapace se situe à 50 cm de profondeur. Les teneurs en MO, N, K échangeable et P assimilable sont très basses. La capacité d'échange cationique est médiocre ( 2–4 me 100 g^-1 ) et le taux de saturation diminue de 70 % en surface à 30–50 % en profondeur parallèlement au pH 5,3–4,9 ( Roose 1981 ).

Les mesures et observations sont réalisées systématiquement après chaque pluie supérieure à 10 mm. Les paramètres suivants ont été suivis :

• quantité d'eau ruisselée et quantité de terre érodée — après chaque pluie ayant occasionné un ruissellement, la hauteur d'eau totale ruisselée et la terre déplacée par le ruissellement sont quantifiées ;
• rendements culturaux — le poids des grains et des pailles est mesuré à la récolte ;
• Variétés utilisées — sorgho, ICSB 1049 ; niébé, IAR 7/180-4-5.

Résultats

Ruissellement et érosion

Les mesures de ruissellement réalisées pendant les trois années ( figure 1 ) ont donné les résultats suivants : après le travail du sol ( labour, grattage manuel ), le ruissellement n'a lieu qu'après un cumul de pluie de l'ordre de 60 mm. Les meilleures conditions d'infiltration du sol créees par cette intervention expliquent que le sol absorbe toute la quantité d'eau des deux ou trois premières pluies. Le classement par ordre de ruissellement croissant est le suivant : 1-P1, paillage de surface ; 2-P2, association sorgho–niébé ; 3-P4, niébé seul ; 4-PW, sorgho seul après grattage ; 5-P3, sorgho seul après labour.

Figure 1. Volume annuel d'eau de ruissellement à Saria, Burkina Faso. ( A ) 1993 ; ( B ) 1994 ; ( C ) 1995. Traitement : PW, semis direct de sorgho, deux sarclages ; P1, semis direct de sorgho, paillage de surface, deux sarclages ; P2, labour aux bufs, semis de sorgho et de niébé, deux sarclages ; P3, labour aux bufs, semis de sorgho, deux sarclages ; P4, labour aux bufs, semis de niébé, deux sarclages.

L'étude des pertes en terre est effectuée de façon similaire à celle du ruissellement, c'est-à-dire en comparant les parcelles entre elles à l'aide d'un graphique normé en somme des pluies et somme des terres érodées ( figure 2 ). La quantité de terre déplacée la plus importante est obtenue sur la parcelle labourée puis cultivée en sorgho. En 1994, les mesures ont donné 16,4 t ha^-1 sur cette parcelle ; 6,5 t ha^-1 sur P4 ; 5,9 t ha^-1 sur PW ; 2,9 t ha^-1 sur P2 ; 1,4 t ha^-1 sur F1. Les valeurs obtenues en 1993 et 1994 sont du même ordre de grandeur que celles précédemment énumérées. Le travail du sol ( labour, sarclo-binage ) semble favoriser l'arasement du sol. Des résultats similaires avaient été obtenus par Guillobez et al. ( 1995 ) qui ont trouvé que lors de pluies importantes, les pertes en terre deviennent considérables si le sol est fréquemment travaillé.

Figure 2. Érosion des sols ( quantité de terre déplacée par an ) à Saria, Burkina Faso. ( A ) 1993 ; ( B ) 1994. Traitement : PW, semis direct de sorgho, deux sarclages ; P1, semis direct de sorgho, paillage de surface, deux sarclages ; P2, labour aux bufs, semis de sorgho et de niébé, deux sarclages ; P3, labour aux bufs, semis de sorgho, deux sarclages ; P4, labour aux bufs, semis de niébé, deux sarclages.

Rendements culturaux

La production obtenue à la récolte a confirmé l'efficacité du niébé en association. En effet, le LER ( « low equivalent ratio » ) calculé pour les rendements de 1994 a été de 0,9 pour le niébé, 0,8 pour le sorgho et 1,7 pour l'association. Ce système d'association est donc bénéfique et la production totale est plus importante qu'en situation de culture pure ( figure 3 ). Des travaux réalisés par l'IITA–SAFGRAD ( 1988 ) ont abouti à des résultats similaires où il a été expliqué que la couverture du sol assurée par la culture de niébé maintenait l'humidité du sol pendant plus longtemps. Ainsi, les cultures en place arrivent à résister pendant les nombreuses poches de sécheresse.

Figure 3. Rendement annuel des cultures à Saria, Burkina Faso. ( A ) 1993 ; ( B ) 1994 ; ( C ) 1995. Traitement : PW, semis direct de sorgho, deux sarclages ; P1, semis direct de sorgho, paillage de surface, deux sarclages ; P2, labour aux bufs, semis de sorgho et de niébé, deux sarclages ; P3, labour aux bufs, semis de sorgho, deux sarclages ; P4, labour aux bufs, semis de niébé, deux sarclages.

Discussion

Le niveau de couverture du sol serait un facteur déterminant dans la réduction du ruissellement. Des résultats similaires ont été obtenus par Perez ( 1994 ) au Sénégal avec une culture d'arachide en association avec le mil. Il a trouvé que l'arachide protège le sol en fin de cycle si le développement foliaire a été régulier mais que la croissance végétative du mil ne semble pas avoir une action déterminante sur les écoulements tout au long du cycle.

Pour l'ensemble du cycle cultural ( du semis à la récolte ), la protection du sol par l'association semble plus efficace que celle assurée par le niébé seul. En effet, l'association a l'avantage d'avoir sur une même superficie, une ligne de sorgho et une ligne de niébé alors qu'il n'existe qu'une seule ligne de niébé dans le cas de la culture pure de niébé — c'est-à-dire que le taux de couverture du sol ( surtout pendant la période de croissance ) est plus important en association qu'en culture pure.

Ainsi, comme l'ont souligné Roose et al. ( 1992 ), la protection de la surface assurée par une litière ( mulch de paille ) ou un couvert végétal bien développé permet de diminuer les pertes par ruissellement et de ralentir l'évolution des croûtes. Il faudrait donc favoriser l'implantation rapide des cultures et le développement d'une biomasse apte à intercepter efficacement la pluie. Cela impose d'associer étroitement les techniques de gestion de l'eau et de maintien de la fertilité des sols.

L'érosion des sols étant intimement liée au processus de ruissellement, l'importance des pertes par parcelle est tributaire de la quantité d'eau ruisselée. Ainsi, les déplacements de terre sont plus faibles sur la parcelle recouverte d'un mulch de paille ( P1 ). L'association culturale s'est montrée plus efficace que les cultures pures en entraînant une réduction de l'érosion de 80 % par rapport au sorgho seul et de 45 à 55 % par rapport au niébé seul. En réduisant la vitesse des écoulements, la protection de la surface du sol permet une limitation des déplacements solides, notamment des particules grossières ( Roose 1981 ).

On pourrait conclure que l'association culturale sorgho–niébé est une méthode efficace contre le ruissellement et l'érosion au niveau de la petite échelle. La production s'est avérée également intéressante ( >1 t ha^-1 de grains ), ce qui constitue dans cette partie du pays, un atout certain pour une large utilisation de cette technique. Une évaluation des avantages qu'apporte la légumineuse en terme d'apport d'éléments minéraux ( fixation symbiotique de N de l'air, apport de MO, etc. ) à la céréale, ainsi que la recherche d'un système de culture alliant potentiel existant et technicité en milieu paysan, permettront de mieux rentabiliser une telle technique.

Références

Casenave, A. ; Valentin, C. 1989. Les états de surface de la zone sahélienne, influence sur l'infiltration. ORSTOM, Paris ( France ). Collection didactiques. 229 p.

Guillobez, S. ; Zougmoré, R. 1994. Étude du ruissellement et de ses principaux paramètres à la parcelle ( Saria, Burkina Faso ). Dans Reyniers, F.N. ; Netoyo, L. ( dir. ), Bilan hydrique agricole et sécheresse en Afrique tropicale. John Libbey Eurotext, Paris ( France ). p. 319–329.

Guillobez, S. ; Zougmoré, R. ; Kaboré, B. 1995. L'érosion en Afrique soudanienne, confrontation des points de vue des chercheurs et des paysans. Cas du Burkina Faso. Dans Ganry, F. ; Campbell, B. ( dir. ), Sustainable land management in African semi and subhumid regions: Proceedings, SCOPE workshop, 15–19 Nov 1993, Dakar, Senegal. Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement – département des Cultures annuelles, Montpellier ( France ). p. 203–211.

IITA-SAFGRAD ( International Institute of Tropical Agriculture – SemiArid Food Grain Research and Development ). 1988. Resident research phase II, final report. 69 p.

Lompo, F. 1993. Contribution à la valorisation des phosphates naturels du Burkina Faso : études des effets de l'interaction phosphates naturels – matières organiques. Faculté des sciences et techniques, Univiversité nationale de Côte-d'Ivoire, Abidjan, Côte d'Ivoire. Thèse de Docteur Ingénieur. 249 p.

Nicou, R. ; Ouattara, B. ; Somé, L. 1990. Effets des techniques d'économie de l'eau à la parcelle sur les cultures céréalières ( sorgho, maïs, mil ) au Burkina Faso. L'Agronomie tropicale, 45( 1 ), 43–57.

Perez, P. 1994. Genèse du ruissellement sur les sols cultivés du Sud Saloum ( Sénégal ). Du diagnostic à l'aménagement de parcelle. École nationale supérieure agronomique de Montpellier, Montpellier ( France ). Thèse de Doctorat. 250 p.

Roose, E. 1981. Dynamique actuelle de sols ferralitiques et ferrugineux tropicaux d'Afrique Occidentale. Étude expérimentale des transferts hydrologiques et biologiques de matières sous végétation naturelles ou cultivées. ORSTOM, Paris ( France ). Collection travaux et documents, n^o 130, Thèse d'État Orléans. 569 p.

Roose, E. ; Dugué, P. ; Rodriguez, L. 1992. La CGES, une nouvelle stratégie de lutte anti-érosive appliqué à l'aménagement de terroirs en zone soudano-sahélienne du Burkina Faso. Bois et forêt des tropiques, 233, 49–63.

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