Productivité agricole

INTRODUCTION

L’augmentation durable de la productivité agricole nécessaire pour atteindre la sécurité alimentaire en Afrique n’est pas possible sans un secteur semencier performant car la semence reste l’intrant agricole le plus essentiel et sa maîtrise ne doit pas échapper aux producteurs au risque de les rendre plus vulnérables (Djamen, 2016). Ainsi, le sorgho a été identifié comme culture stratégique d’avenir pour les besoins alimentaires de l’Afrique en raison de sa capacité à résister à la sécheresse, même dans les zones où la pluviométrie demeure faible (Dembele, 2010). Le sorgho est la deuxième céréale la plus importante en Afrique avec 22% des surfaces céréalières totales (Macauley et Ramadjit, 2015). Dans la partie subsaharienne du continent, il se trouve en tête avec le mil dont ils occupent ensemble près de 50-70% des superficies cultivées (AECI et FAO, 2001). Au Sénégal, les superficies emblavées de sorgho sont estimées à près de 221 329 ha avec une production de 225 865 tonnes et un rendement de 1 020 kg ha-1 (ANSD, 2018). Grâce à sa plasticité et à sa grande diversité de formes, le sorgho peut s’intégrer dans de nombreux systèmes de culture des zones tropicales et tempérées. Il reste néanmoins une culture vivrière essentielle pour les populations des régions subtropicales arides et semi-arides (CIRAD, 2019). Sa capacité à fournir de nombreux services écosystémiques en fait une culture d’avenir (CIRAD, 2019). Malgré ces qualités et potentialités, les rendements en sorgho restent faibles et peinent à dépasser la tonne à l’hectare même si les rendements potentiels des variétés développées sont compris entre 3 à 5 tonnes/ha. La non accès des producteurs aux matériels génétiques de qualité, le déclin de la fertilité du sol, les difficultés d’adoption des bonnes techniques culturales, le dégâts inféodés aux moisissures, les problèmes liés au stress hydrique et au contexte socioéconomique sont les principales causes de la chute des rendements des cultures en Afrique sub-saharienne (Fall et Lo, 2009; Youl et al., 201l). La rareté du matériel génétique de qualité est causée par les faiblesses dans les systèmes d’offre de semences (Dembele, 2010). La faible fertilité du sol est due à l’épuisement des éléments minéraux du sol (Henao et Baanante, 2006), mais aussi à la non utilisation ou au faible taux d’utilisation d’intrants agricoles (engrais, variétés améliorées…) selon Gerstenmier et Choho (2015). La nécessité d’améliorer les rendements en grain et la productivité des cultures sur les terres agricoles existantes devient alors un objectif primordial et évident puisque l’augmentation des surfaces cultivées n’est plus une pratique viable à cause de la forte croissance démographique (Fagade, 2000). Ainsi l’utilisation des semences certifiées est considérée comme la première étape du processus d’intensification agricole (Djamen, 2016). Néanmoins l’amélioration des techniques culturales (parmi lesquelles l’apport d’engrais organiques et chimiques) et la 2 sélection de variétés plus productives ouvrent des perspectives allant dans le sens de l’amélioration de la production agricole (Nyembo et al., 2012). Pour contribuer à l’intensification de la production en semences de sorgho grain, ce présent travail intitulé « Evaluation des effets de la densité de semis et de la fertilisation minérale sur la croissance, les rendements et la qualité des semences chez une nouvelle variété de sorgho en système irrigué » a été initié en condition irrigué dans la station de recherches agronomiques de Bambey (Bassin arachidier, Sénégal). L’objectif général de cette étude était de contribuer à l’amélioration de la production de semences de sorgho au Sénégal. Il s’agissait spécifiquement de: évaluer les effets de la densité de semis sur la croissance, le rendement en grain et la qualité des semences de sorgho ; déterminer les effets de la dose de fertilisation minérale sur la croissance, le rendement, et la qualité des semences de sorgho ; évaluer la réponse du sorgho à l’action combinée de la densité de semis et de la fertilisation minérale. Le présent mémoire s’articule autour de quatre chapitres. Le premier chapitre est consacré à une synthèse bibliographique comprenant des généralités sur la fertilisation minérale, les densités de semis et la culture du sorgho grain. Le deuxième chapitre présente le site expérimental, le matériel végétal et la méthodologie adoptée pour la collecte et l’analyse des données. Les deux derniers chapitres sont consacrés respectivement aux résultats obtenus et à leur discussion générale. Le document est clôturé par une conclusion et quelques perspectives de recherches et la liste des références bibliographiques.

Généralités sur la fertilisation

Définition de la fertilité du sol

La fertilité du sol est définie comme étant la capacité du sol à répondre aux besoins physiques, chimiques et biologiques nécessaires à la croissance des plantes, pour leur productivité, leur reproduction et leur qualité, de manière adaptée au type de plante, au type de sol, à l’usage des sols et aux conditions climatiques (Abbott et Murphy, 2003). Ainsi selon le Réca (2010), la fertilité du sol pour un agriculteur, c’est sa capacité à fournir aux plantes cultivées les éléments nutritifs dont elle a besoin pour se développer et donner des graines, des fruits, des tubercules ou des feuilles en quantités importantes. 

Lois de la fertilisation

Pour toute culture, la fertilisation doit permettre de couvrir au mieux les besoins des plantes en veillant à ne pas appauvrir les sols, ni à exagérer les apports. Il existe trois grandes lois de fertilisation : loi de compensation, loi du minimum et loi accroissements moins que proportionnels.  Loi de compensation : les exportations d’éléments minéraux par les récoltes doivent être compensées par des restitutions pour éviter l’épuisement du sol.  Loi du minimum : le rendement d’une culture est fixé par le niveau de l’élément le plus limitant. Pratiquement, c’est souvent l’azote qui a l’action la plus marquée. Les autres éléments nutritifs (potasse, phosphore, soufre… ou oligo-éléments) peuvent cependant aussi devenir limitants (Knoden et al., 2007).  Loi des accroissements moins que proportionnels (loi de Mitscherlich) : les augmentations de rendement obtenues par application de doses croissantes d’un élément fertilisant sont de plus en plus faibles au fur et à mesure que les doses apportées augmentent (loi de Mitscherlich). La recherche du rendement maximum n’est pas économiquement justifiée : les coûts occasionnés pour obtenir le dernier kilo d’herbe seront beaucoup plus importants que la valeur de ce kilo d’herbe. 4 Figure 1 : Représentation de la loi de Mitscherlich Source : Knoden et al. (2007).

Rôle des engrais minéraux dans la fertilité des sols et le développement des plantes

La fertilisation du sol est l’apport d’éléments minéraux nécessaire pour un bon développement des plantes du sol. Elle peut être sous deux formes : minérale ou organique. Puisque le processus de minéralisation de la matière organique est lent, il est crucial d’utiliser la fumure minérale pour satisfaire aux besoins immédiats des plantes en minéraux. La fertilisation minérale est très répandue de nos jours, elle est sollicitée pour l’agriculture, le jardinage et dans tous les secteurs d’activités où le rendement est prioritaire ! On peut la nommer engrais. Un engrais minéral désigne tout matériau d’origine naturelle ou synthétique (autre que le matériau de chaulage) qui est ajouté à un sol pour fournir un ou plusieurs éléments nutritifs essentiels à la croissance des plantes (ABGA, 2013). Ces engrais permettent d’apporter en quantité voulue un ou plusieurs éléments fertilisants comme l’azote, le phosphore, le potassium. Ces derniers sont considérés comme constituants fondamentaux de la vie des plantes et des animaux. Rôle de l’azote L’azote est un élément essentiel dans la nutrition minérale de la plante. Il entre, avec d’autres éléments (carbone, oxygène, hydrogène…), dans la composition des acides aminés formant les protéines. L’azote est un élément essentiel pour la constitution des cellules et la photosynthèse (chlorophylle). C’est le principal facteur de croissance des plantes et un facteur de qualité qui influe sur le taux de protéines des végétaux (Ziadi et al., 2007). La forme d’engrais sec la plus 5 riche en azote est l’urée avec 46 % d’azote sous forme ammoniacal, elle est complètement soluble dans l’eau et agit moins rapidement que les nitrates. Aussi son effet dure plus longtemps qu’eux. L’hydrolyse de l’urée dépend de la température du sol. Elle ne nécessite que de trois à cinq jours en sol froid tandis que quelques heures suffisent en sol réchauffé. Son application est recommandée avant une pluie et doit être enfoui pour éviter d’éventuelles pertes par volatilisation (Ziadi et al., 2007). L’azote est considéré comme le pivot de la fumure du sorgho. Rôle du Phosphore (P) Le phosphore permet une meilleure croissance racinaire, favorise un tallage plus actif avec des talles fertiles et agit sur le bon développement des grains en élevant leur valeur alimentaire. Il avance l’épiaison et agit positivement sur sa production (Adam, 2000 ; cité par Siri, 2015). Le phosphore a un rôle dans une série de fonctions du métabolisme de la plante et il est l’un des éléments nutritifs essentiels nécessaires pour la croissance et le développement des végétaux. Rôle du Potassium (K) Le potassium favorise le tallage et accroît la taille et le poids des grains. Il améliore le régime hydrique de la plante et accroît sa tolérance à la sécheresse, au gel et à la salinité. Il lui donne plus de rigidité pour lutter contre la verse et accroît la résistance de la plante aux maladies cryptogamiques Gros, (1979 ; cité par Siri, (2015). Il régularise la fécondation et favorise la migration des réserves vers les grains. Enfin, il accroît la réponse de la plante au phosphore. 

Rôle des engrais minéraux dans l’accroissement des rendements

Une sous-utilisation d’engrais, comme c’est souvent le cas dans de nombreux pays en développement implique le non-remplacement des éléments nutritifs du sol exportés par les récoltes, ce qui conduit à une dégradation du sol et à une baisse des rendements (IFA, 2015). Traore, (2012) soutient que les apports d’azote sous forme de fertilisants sont souvent nécessaires pour permettre un rendement adéquat des légumineuses. Moreau, (1986) avait montré que les rendements sont en relation linéaire avec l’azote total. De même Bertrand et Gigou, (2000) affirment que L’alimentation en azote détermine directement le rendement potentiel. Selon Gros, (1967),’il existe une relation étroite entre l’azote et le rendement des cultures. 6 1.1.5. Fertilisation minérale du sorgho Pour produire 2 tonnes de grain à l’hectare, on estime qu’il faut apporter suivant les situations 35 à 45 kg/ha de N., mais les besoins instantanés en azote sont en général supérieurs chez les variétés améliorées à ceux des écotypes traditionnels. Cet azote n’est complètement valorisé que si les quantités de phosphore disponibles pour la plante sont suffisantes et cela dépend de la richesse du sol en cet élément. Pour le même niveau de production de 2 tonnes/ha de grain, une fumure d’entretien correcte se situe entre 20 et 30 kg/ha de P2O5 (Chantereau et Nicou, 1991). 

Limites de la fertilisation minérale

L’utilisation des engrais minéraux à long terme favorise la dégradation de la structure du sol, limite sa capacité à retenir l’eau et les substances nutritives mais aussi augmente l’acidité du sol (Schöl, 1998; Bado, 2002). L’emploi irrationnel des engrais minéraux peut à la longue avoir des effets indésirables sur le milieu naturel, en plus de ses inconvénients agronomiques. De nos jours, il n’est plus utile de tester l’efficacité agronomique des engrais minéraux utilisés seuls car de nombreuses études ont montré leur effet positif à court terme, mais également leur effet négatif à long terme sur la dégradation chimique des sols (baisse du pH et augmentation d’aluminium échangeable notamment) entraînant de ce fait une baisse de rendement (Bado, 2002 ; Zeinabou et al., 2014). En ce qui est des inconvénients environnementaux, l’emploi intensif d’engrais, couplé à un mauvais drainage, risque la salinisation des zones trop arrosées, provoquant ainsi la stérilisation des sols et leur désertification (Ria et al., 2016). Ainsi lorsque les terres agricoles sont saturées en engrais, l’eau emporte les NKP (azote, potassium et phosphate), qui polluent donc les réserves en eau (nappe), la rendant impropre à la consommation. Les fleuves et rivières, étant alimentés par les nappes phréatiques, peuvent aussi être pollués. Les nitrates et les phosphates provoquent la prolifération des végétaux aquatiques. Lorsque ceux-ci meurent, leur décomposition consomme le dioxygène contenu dans l’eau, entraînant la mort de la plupart des animaux: c’est le phénomène d’eutrophisation. Cette pollution touche au final plusieurs écosystèmes : les mers, les océans, les fleuves, les forêts (Marcus et Simon, 2015). La couche d’ozone est aussi affectée par ce problème, car les phénomènes de dénitrification et de volatilisation de l’ammoniac contenu dans les engrais azotés génèrent des gaz à effet de serre environ 150 fois plus actifs que le CO2 (Ria et al., 2016).