MATERIELS ET METHODES

Présentation de la zone d’étude

L’étude a été réalisée dans le district d’Ambatondrazaka, région Alaotra Mangoro. Les prélèvements du sol ont été effectués dans deux endroits différents : (i) dans un milieu contrôlé, sur le site expérimental du TAFA sur tanety et (ii) sur les parcelles des paysans.
Le premier site du prélèvement est le dispositif expérimental TAFA, situé à MarololoAmbatondrazaka entre 17°32’10,4 » S et 48°32’26,7 » E situant à 2 617 m d’altitude (cf. Annexe 1).
Le deuxième site d’intervention regroupe les parcelles des paysans encadrés par le projet BVlac dans les zones Nord-Est et Sud-Est du Lac Alaotra (Figure 2) dans le district d’Ambatondrazaka et se répartissent sur 07 communes : Ambatosoratra, Ilafy, Ambohitsilaozana, Imerimandroso, Amparihintsokatra, Manakambahiny andrefana et Ambatondrazaka suburbaine. La plupart des échantillons proviennent des communes d’Imerimandroso et Amparihitsokatra dans la zone NordEst du lac Alaotra, Ilafy et Ambatondrazaka sub-urbaine dans la zone Sud-Est du lac Alaotra.

Informations générales sur la situation des échantillons étudiés

Les échantillons utilisés au cours de cette étude reprennent ceux prélevés par les équipes du LRI (Laboratoire des Radio-Isotopes) à Ampandrianomby en trois périodes différentes, en 2006 (série TAFA) et 2009 (série BVlac) et en 2012 (série TAFA et BVlac). Les échantillons sont prélevés sur quatre parcelles du site expérimental TAFA à Marololo – Ambatondrazaka. Les caractéristiques du dispositif expérimental et les parcelles paysannes seront présentées en détail ultérieurement.
Concernant les préparations des échantillons, le séchage, le broyage et le tamisage ont déjà été entamés par l’équipe du LRI. Pour les travaux de laboratoire, le scan des autres échantillons par la méthode de spectroscopie en moyenne infrarouge ou SMIR (Annexe 3) est réalisé par l’équipe du LRI, mais seul l’analyse conventionnelle de teneur en carbone du sol par méthode de Walkley & Black des 100 échantillons destinées pour l’élaboration du modèle de prédiction des teneurs en carbone du sol des autres échantillons à partir des spectres obtenus a été effectuée par l’auteur. De plus, nous nous focalisons aussi sur les collectes et traitement des données concernant les sites de prélèvement et les pratiques des paysans encadrés par le projet BVlac auprès des responsables du GSDM (Groupement Semis Direct de Madagascar) et des anciens responsables du site expérimental TAFA.
Les densités apparentes ont déjà été acquises par les responsables de prélèvement cité ci-dessus hormis la série BVlac 2009. Dans ce cas, la densité apparente (Da) des échantillons en 2012 est utilisée pour les échantillons en 2009. De plus, le nombre des parcelles prélevées en 2012 est inférieur à celle en 2009 ; alors, certaines densités apparentes ont été estimées à partir des autres parcelles qui ont des mêmes localités et topo-séquences.

Caractéristiques des échantillons

Les données sont traitées par rapport aux modes de gestion du sol et aux topo-séquences. Deux modes de gestion du sol ont été observés sur les parcelles contrôlées et les parcelles des paysans tels que le labour (LAB) et le SCV (Tableau 1). Pour les parcelles des paysans, 106 parcelles sont traitées sous labour et 131 sous SCV en 2009. Toutes les parcelles débutant en SCV sont considérées comme labourées. Ensuite, toutes les parcelles des paysans prélevées en 2012 sont sous SCV. Pour les parcelles contrôlées, deux parcelles sont sous labour et deux autres sont sous SCV pour le prélèvement en 2006 tandis que quatre parcelles sont sous labour et 33 sont sous SCV en 2012. Dans cette situation, l’analyse statistique est impossible sur le série Tafa 2006 mais il estutilisé comme références pour les calculs. Ensuite, dans les traitements considérés, toutes lesbiomasses sur les parcelles en SCV sont restituées.

Travaux de laboratoire

Les travaux de laboratoire sont effectués pour déterminer la teneur en carbone d’une partie des échantillons des sols afin d’élaborer un modèle et d’évaluer la teneur en carbone des échantillons non analysés de façon conventionnelle. La méthode de Walkley et Black (1934) est communément employée dans le Laboratoire de Radio-Isotopes à Ampandrianomby (Annexe 5). Cette méthode de Walkley & Black consiste à oxyder le carbone organique dans le sol, à chaud ou sous l’action de l’acide fort (acide sulfurique), avec du dichromate de potassium (K2Cr2O7) en excès. Le surplus de dichromate de potassium, inversement proportionnel à la quantité de matières organiques oxydées, est ensuite déterminé par titrage avec une solution de sulfate ferrosoammoniaque (Dewis et Freitas, 1984). Au total 100 échantillons collectés sur le site de TAFA en 2012 sont analysés. D’où, la teneur en carbone de l’échantillon est obtenue à partir de la formule suivante :

Traitement des données statistiques

Après avoir organisé les données, l’analyse avec le logiciel Xlstat 2015.5 qui est un module complémentaire de Microsoft Excel édité par l’Addinsoft peut démarrer. Cette analyse consiste à l’analyse descriptive des résultats, des tests paramétriques comme l’analyse des varian ces ou ANOVA suivi des comparaisons par paire de Bonferroni.
L’analyse descriptive consiste à la présentation des données sous forme des boites à moustaches pour voir les dispositions générales des données et détecter les valeurs aberrantes. Elles présentent les différents paramètres notamment les quatre quartiles et les moyennes des séries étudiées.
L’analyse descriptive est utilisée également sur la comparaison des stockages de carbone du sol. L’analyse de variance est utilisée pour comparer les stocks de carbone du sol suivant les toposéquences, l’âge en SCV et les modes de gestion du sol dans les deux profondeurs 0-20 et 0 – 40 cm. Tous ces tests ont été effectués au seuil de signification α = 0,05

Résultats de collaboration avec l’équipe du LRI

D’après les résultats montrés par l’équipe du LRI, une élimination des valeurs aberrantes a été effectuée pour obtenir un modèle pertinent. En effet, 77% des échantillons analysé par méthode conventionnelle permettent d’avoir un bon modèle avec le R2 de 0,92 et le RPD de 3,53 ; ce qui montre que le modèle était valide pour la prédiction des teneurs en carbone des tous leséchantillons.

Résultats de collaboration avec l’équipe du LRI

D’après les résultats montrés par l’équipe du LRI, une élimination des valeurs aberrantes a été effectuée pour obtenir un modèle pertinent. En effet, 77% des échantillons analysé par méthode conventionnelle permettent d’avoir un bon modèle avec le R 2 de 0,92 et le RPD de 3,53 ; ce qui montre que le modèle était valide pour la prédiction des teneurs en carbone des tous leséchantillons.

Discussion sur les résultats

D’après les variations des stocks de carbone du sol suivant les topo-séquences, les résultats montrent que les stocks de carbone du sol suivent l’ordre de BAIB < RZR < TAN < BP en 2009 et de RZR < BAIB <BP < TAN en 2012. Les stocks de carbone du sol sur les baiboho sont significativement faibles (<30 t.ha -1 à 0-20 cm et <50 t.ha -1 à 0-40 cm). Par rapport à la texture du sol, les sols sur les baiboho sont à texture limono-sableuse ou sableuse (alluvionnaire récente) par rapport aux tanety (texture argileuse). Ces résultats rejoignent à ceux rapportés par d’autres études, elles sont avancées que les stocks de carbone du sol à particules fines sont élevés par rapport à ceux des particules grossières (Edmond et al, 2002 ; Eric & Martial, 2005 ; Razafimbelo et al, 2010). En outre, la minéralisation des matières organiques est plus active sur les sols bien aérés à particules grossières, ce qui favorise la perte en carbone du sol. Pour les rizières, les résultats en 2012 ne se confondent pas à la littérature parce que les rizières se trouvent sur des sols hydromorphes à textures argileuses. Dans ce cas, les cultures pratiquées sur les parcelles du type Rizicultur à mauvaise maitrise d’eau (RMME). Dans la région Alaotra Mangoro, les rizières sous RMME se trouvent dans des sols argileux alluvionnaires (Olivier et al, 2013). En RMME, l’eau n’est pas bien maîtrisée et les techniques sont proches de traditionnel parce que
l’irrigation est très aléatoire où l’eau n’est disponible qu’au début ou à la fin du cycle de culture. En outre, le système SCV n’est pas adapté sur les cultures inondées sur les rizières irriguées et RMME (Eric et al, 2011). Par rapport aux bas de pente, même si ces zones sont des sols d’accumulation des alluvions, les stocks de carbones du sol sont voisins de ceux des tanety et supérieurs à ceux des baiboho et des rizières. Donc, les bas de pente accumulent également des matières organiques qui maintiennent le niveau de stockage en carbone élevé. Sur les tanety , les valeurs de stock de carbone du sol des parcelles des paysans ne présentent pas de différences significative face à celles de TAFA en surface mais significativement faible à 0 – 40 cm de profondeur. La différence de stock de carbone en profondeur 0 – 40 cm est expliquée par la fertilité du sol. Le sol des parcelles contrôlées était déjà exploité et érodés avant l’installation de l’ONG TAFA (Charpentier et al, 2001). Après l’installation du dispositif expérimental, les cultures notamment le SCV arrivent à restituer la fertilité du sol par l’augmentation des matièresorganiques en surface.

CONCLUSION

Le système de culture sous couverture végétale ou SCV est l’une des techniques phares susceptible d’augmenter et stocker le carbone atmosphérique dans le sol. Un grand nombre de facteurs entrent en jeu dans le système notamment les modes de gestion des sols, les propriétés physico chimiques du sol, la topo-séquence, la localité, l’âge en SCV, etc.
Au début, l’objectif général de cette étude était de : « comparer les effets du système de culture sous couverture végétale sur le stockage de carbone du sol sur les parcelles contrôlées par rapport
à celles des paysans par les méthodes synchronique et diachronique ». Cet objectif est accompagné de trois objectifs spécifiques dont : (i) de comparer les deux approches (synchronie et diachronie) pour la détermination des stockages de carbone du sol, (ii) de comparer les effets du système SCV sur les stockages de carbone du sol dans les parcelles contrôlées et les parcelles des paysans, et de (iii) connaitre les effets des modes de gestion du sol et l’âge en SCV sur les stocks de carbone du sol pour chaque topos-séquence. Cette étude a l’opportunité d’avoir une plus large extension sur plusieurs localités, plusieurs terroirs (topo-séquences), et aussi à l’échelle paysanes (dans la vraie vie qu’en expérimentation) en valorisant les données acquises par l’ONG TAFA et du projet BVlac au cours de leurs exercices.
Par rapport à la topo-séquence, les tanety et les bas de pente présentent le stock le plus élevé tandis que les baiboho et les rizières montrent des stocks de carbone plus faibles. Cette variation est due aux différentes propriétés du sol surtout au niveau de la structure et aussi aux techniques culturales utilisées. Par conséquent, la tendance générale de stock était BAIB < RZR < TAN < BP en 2009et RZR < BAIB <BP < TAN en 2012.
Par rapport aux modes de gestion de sol, les résultats montrent qu’il n’y a pas de différence significative entre les stocks de carbone du sol des parcelles sous labour et sous SCV exceptés les tanety. A l’échelle des agriculteurs, il est difficile pour les paysans de la zone de satisfaire correctement les itinéraires techniques de système SCV comme ceux pratiquées sur les parcelles contrôlées. Cela diminue l’effet positif du stockage de carbone dans le sol favorisé par le système SCV.
Par rapport à l’âge en SCV, les stocks de carbone du sol sont en corrélation positive avec l’ancienneté en SCV mais le coefficient R² est faible (inférieur à 50%). Elle dépend de l’adoption de l’âge en SCV par les paysans car en 2009, le R² observée est inférieur à celle en 2012.
D’après ces résultats, la première hypothèse de cette étude qui est « Les stocks de carbone du sol varient suivant les topo-séquences, les traitements du sol et l’âge en SCV » est partiellement vérifié.
Par rapport aux parcelles contrôlées, les stockages de carbone du sol sur les parcelles des paysans sur tanety sont faibles. Ce qui indique que la deuxième hypothèse « Les stockages de carbone du sol sur les parcelles contrôlées sont supérieurs à ceux des paysans. » est vérifiée.
Pour les méthodes de détermination de stockage annuel de stock de carbone du sol (approche synchronique et diachronique), les résultats annoncent que l’approche diachronie est meilleure.
L’historique des parcelles est plus connu en détails en diachronie qu’en synchronie. Cette idée est expliquée par les résultats de cette étude qui montrent que les valeurs des stockages annuels de carbone en diachronie sont voisines à celles relatées dans la littérature d’ordre de 0 à 1,6 t.ha -1 .an – 1 en considérant les valeurs moyennes de stockage en carbone du sol en synchronie et diachronie.
Dans son ensemble, les valeurs moyennes de stockages annuels de carbone du sol en synchronie et diachronie sont respectivement de -0,03 ± 0,36 t.ha -1 .an -1 et de 0,45 ± 0,22 t.ha – 1 .an -1à 0-20 cm et de – 0,31 ± 0,8 t.ha -1 .an -1 et de 0,08 ± 0,41 t.ha -1 .an -1 à 0-40 cm pour les parcelles des paysans.
Pour les parcelles contrôlées : ces valeurs sont respectivement de 0,15 ± 0,02 t.ha -1 .an -1 et de 1,48 ± 0,18 t.ha -1 .an -1 à 0-20 cm ; de 1 ± 0,39 t.ha -1 .an -1 et de 2,48 ± 0,92 t.ha -1 .an -1 à 0-40 cm de profondeur pour l’approche synchronique et diachronique. En plus de cela, sur les tanety, les stocks de carbone en synchronie sont supérieurs à 1,6 t.ha -1 .an -1 , mais inférieur à 0,20 t.ha -1 .an -1 en diachronie. Pour les baiboho, ils tournent autour de 0 en synchronie tandis qu’entre 0,73 t.ha -1 .an – 1 et 1,22 t.ha -1 .an -1 en diachronie. Ces résultats montrent que la troisième hypothèse : « Par rapport à la méthode synchronie, la méthode diachronie est une bonne méthode pour déterminer les stockages annuels de carbone du sol » est vérifiée. Bref, les impacts des systèmes de cultures sous couverture végétale sur le stockage de carbone dans le sol sur les parcelles contrôlées et les parcelles des paysans sont différent parce que les principes du système SCV ne sont pas bien maîtrisés à grande échelle. Ensuite, la connaissance de l’historique des parcelles est très importante sur la mesure des stockages de carbone du sol. C’estle point fort de l’approche diachronique par rapport à celle synchronique. Dans cette optique, cette étude a aidé à trouver les terroirs optimaux pour avoir les meilleurs résultats sur le stockage decarbone dans le sol pour le système SCV. Elle nous permet également de confirmer que les essais effectués sur les parcelles contrôlées sont réalisables et faisables à grande échelle dans certainesconditions économique et environnementale des paysans.

Table des matières

LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES 
CLICHE
LISTE DES ABREVIATIONS
ABSTRACT 
RESUME 
INTRODUCTION
I. MATERIELS ET METHODES 
I.1. Présentation de la zone d’étude
I.1.1. Localisation
I.1.2. Milieu physique
I.1.3. Milieu humain
I.2. Informations générales sur la situation des échantillons étudiés
I.3. Caractéristiques des échantillons
I.1.1. Traitement comparé
I.3.1. Mode de prélèvement
I.3.2. Nombres d’échantillons retenus pour l’étude
I.4. Travaux de laboratoire
I.5. Analyse spectrométrique et traitement des données spectrales
I.5.1. Scan des échantillons
I.5.2. Élaboration du modèle de prédiction
I.6. Calcul des stocks de carbone
I.7. Masse équivalente
I.8. Stockage annuel de carbone
I.9. Traitement des données statistiques
II. RESULTATS ET INTERPRETATIONS 
II.1. Résultats des équipes du LRI
II.1.1. Densité apparente du sol selon les séries
II.1.2. Densité apparente du sol selon les topo-séquences
II.1.3. Densité apparente du sol selon les traitements
II.2. Résultats de collaboration avec l’équipe du LRI
II.2.1. Teneur en carbone du sol entre les séries
II.2.2. Teneur en carbone du sol selon les topo-séquences
II.2.3. Teneur en carbone du sol selon les traitements
II.3. Résultats propres à la présente étude
II.3.1. Stock de carbone du sol
II.3.2. Relation entre les stocks de carbone du sol et âge en SCV
II.3.3. Stockage annuel de carbone
III. DISCUSSIONS ET RECOMMANDATIONS
III.1. Discussion sur la méthodologie
III.1.1. Points faibles et recommandations
III.1.2. Points forts
III.2. Discussion sur les résultats
III.2.1. Stocks de carbone du sol
III.2.2. Relation stock de carbone du sol et âge en SCV
III.2.3. Stockage annuel de carbone
CONCLUSION 
Références bibliographiques 
LISTE DES ANNEXES