Restauration et gestion de la fertilité des sols du bassin versant de Maniandro sur les Hautes Terres Centrales de Madagascar

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1 Restauration et gestion de la fertilité des sols du bassin versant de Maniandro sur les Hautes Terres Centrales de Madagascar Simone R. RATSIVALAKA 1, N. ANDRIAMAMPIANINA 2, M. ANDRIAMIHAMINA 3, J-C. RANDRIAMBOAVONJY 4, M. MIETTON 5, C. PUECH 6 1 Université d Antananarivo, Faculté des Lettres et Sciences Humaines, département de géographie, BP 907 Ankatso, 101 Antananarivo, Madagascar. 2 Centre National de Recherche pour le développement Rural (FOFIFA), Ministère de l Éducation Nationale et de la Recherche Scientifique, BP 904, Ambatobe Madagascar. 3 Université d Antananarivo, Faculté des Lettres et Sciences Humaines, département de géographie, BP 907 Ankatso, 101 Antananarivo Madagascar. 4 Université d Antananarivo, École Supérieure des Sciences Agronomiques, département Forêt, BP 1250, 101 Antananarivo Madagascar. 5 UMR 5600, CRGA, Université Jean Moulin Lyon3, 18 rue Chevreul Lyon cedex 07 France. 6 Maison de la Télédétection, Laboratoire ENGREF-CEMAGREF, 34090, Montpellier France. baratsiv@moov.mg Abstract This research aims to improve soil fertility in the central region of Madagascar Highlands. The study area is located in the watershed of Maniandro in the North of Antananarivo. Different measurements of soil erosion, rain fall, run off and infiltration from plots were quantified. The study concludes that organic substances use is the best fertilizers for increasing croops. Key words: Erosion, soil fertility, Runoff plots, Agronomic plots, central Madagascar Résumé Ces travaux visent l amélioration des sols des Hautes Terres Centrales de Madagascar. La zone d étude est située au nord d Antananarivo dans le bassin versant de Maniandro. Différentes mesures : pluie, ruissellement, infiltration ont été réalisées pour évaluer les pertes en terre. L expérimentation en parcelles élémentaires a permis d évaluer les impacts des dispositifs antiérosifs et l état de fertilité des sols. Les essais agronomiques sur des cultures de haricot en bas de versant à faible pente ont porté sur différents fertilisants. On constate l importance de l état de saturation en eau du sol dans le processus de transport et les dispositifs antiérosifs; celle de l humidité des sols sur le ruissellement ; celle de la technique de culture sous couvert végétal vivant ou mort, comme moyen de lutte antiérosive et d amélioration de la fertilité. L usage de la dolomie, du fumier de ferme et des phosphates naturels : bananier, guano sont les réponses à la fertilisation des sols ferrallitiques acides des Hautes Terres malgaches. Il s agit de matériaux locaux, naturels et à meilleur coût. Mots clefs : Erosion, fertilité des sols, parcelle d expérimentation, essai agronomique, Hautes terres centrales de Madagascar. 1

2 1. Contexte La notion de fertilité des sols est importante car elle se situe dans un champ dialectique intéressant l interface homme milieu naturel en réunissant à la fois une dimension physico-chimique et une dimension humaine de l érosion ; en termes agronomique, de rendement et donc de bilan économique (Fig. 1). Figure 1 : Le positionnement du thème de la fertilité des sols à l interface homme - nature 1 2 Amélioration Homme Fertilité des sols Nature Dégradation 3 4 Au niveau de Madagascar, la majeure partie des sols ferrallitiques du socle cristallin s appauvrit chimiquement ou se dégrade physiquement. Les pratiques culturales préconisées par le système traditionnel n arrivent pas à maintenir le niveau de fertilité des sols, les épuisent au contraire car il n y a plus de restitution satisfaisante tant du point de vue minéral qu organique. L utilisation des fumures, notamment organiques, est généralement limitée aux cultures des bas-fonds aux dépens des cultures de versants (tanety). Les doses appliquées ne sont pas optimales. Les techniques culturales ne sont pas efficaces pour une bonne gestion de la fertilité des sols. Ces travaux sur l état de fertilité des sols à Madagascar apparaissent donc tout à fait pertinents pour apporter des réponses au problème de lutte contre la pauvreté à Madagascar dans la mesure où la restauration et une bonne gestion de la fertilité des sols pourraient contribuer à améliorer les rendements. La problématique est de savoir comment améliorer la qualité des sols des versants des collines des Hautes Terres Centrales de Madagascar et les protéger contre l érosion? Le bassin versant de la Maniandro situé dans la zone périphérique de la région d Ambohidratrimo à 1300 m d altitude, à 25 km au nord d Antananarivo, est la zone d étude. C est un bassin constitué d un réseau de bas fonds en bois de cerf peu encaissés et des interfluves d altitude subégale datant de l époque fini tertiaire (Figure 2). 2

3 Figure 2 : L organisation morphologique dans le bassin de Maniandro d après les observations et levers de terrain 2. Objectif L objectif principal des travaux est de développer une approche nouvelle et reproductible en matière de gestion de la fertilité des sols dont on aura fait l expérimentation, en vue d une utilisation plus durable de la ressource sol. 3. Matériels et données utilisés On a utilisé un pluviomètre classique d ouverture 400 cm 2 placé à 1,5 m du sol pour les mesures de pluie. Le ruissellement est collecté et mesuré à l aide d une parcelle d érosion de 10 m X 10 m délimitée par des tôles enfoncées dans la terre. Chaque parcelle est équipée d une structure de collecte des eaux et des matériels déplacés. Le dispositif de collecte du ruissellement est obtenu avec des cuves d érosion composées de deux fûts de 200 litres chacun et reliés entre eux par un partiteur à 11 fentes (Photo 1). Un tuyau PVC de 15 cm de diamètre, enfoncé de 20 cm dans le sol, a été utilisé pour mesurer le régime d infiltration. Photo 1 : Deux cuves d érosion dont reliées par un partiteur à 11 fentes 3

4 4. Méthodologie Les relevés pluviométriques sont faits tous les jours à 7 h du matin et 17 h de l après midi. La quantité d eau ruisselée est mesurée par la hauteur d eau collectée dans les fûts. Cette hauteur brute est évaluée ensuite en volume puis en hauteur de lame d eau écoulée. Les pertes en terre correspondent aux terres déplacées au fond de la première cuve. Elles sont pesées après ressuyage. Les valeurs sont transformées en tonne par hectare (Tab. 1). Tableau 1 : Pertes sen terres en tonnes par ha Pertes en terre (t/ha) Mois Parcelle P1 (culture P2 (Culture de sous manioc sans couverture dispositif morte) antiérosif) P3 (Culture sous couvert végétal Stylosanthes gracilis) Octobre Novembre 5,8 8,5 5,3 Décembre 0,8 11,7 3,3 Février 0,2 2 0,55 Mars Avril Année Une mesure du régime d infiltration a été effectuée à l aide d un tuyau PVC de 15 cm de diamètre, en trois répétitions sur chaque site. Un test du régime d infiltration sur paillage a été fait durant la campagne, au lendemain d une pluie intense le 14 février L objectif était alors d apprécier le comportement hydrique des sols après une forte humectation. L érosion chimique des sols a été estimée à partir des analyses de sols en place dans les parcelles d érosion et les sédiments collectés dans les cuves. Deux séries d échantillonnage ont été réalisées en raison d un échantillon par parcelle avant la saison des pluies et deux échantillons par parcelle en fin de saison. Dans ce cas un échantillon est pris sur le sol en place et un autre sur le sol érodé. On a dosé pour chaque échantillon le ph (eau), MO, N tot, Ca, Mg, K, P2O5. La méthode de recherche sur l érosion des sols est basée sur l évaluation des impacts des dispositifs antiérosifs sur l érosion des sols et l état de fertilité des sols à partir de trois dispositifs de gestion des sols et des eaux : Parcelle 1 : Paillage ou culture sous couverture morte constituée de litière de graminées collectées sur place. Parcelle 2: Parcelle témoin sans dispositif anti-érosif. Parcelle 3, culture sous couvert végétal : Stylosanthes gracilis. Les éléments apportés proviennent de sources de nutriments artificiels et naturels. Ce sont l azote, le phosphore, le potassium, le magnésium et le calcium. Le ph est en général maintenu un peu en dessous de la neutralité vers 6,5. Deux essais de fertilisation ont été expérimentés. L essai 1 de fertilisation minérale et organique à partir d engrais chimiques et du fumier de ferme, l essai 2 de fertilisation organique du haricot par le fumier de ferme, le tronc de bananier haché et le guano. La production est évaluée en poids de graines sèches sur 10m² et sur un hectare. Les prélèvements et analyses de sol sont limités à la couche superficielle jusqu'à 20 cm, seule concernée par les effets des techniques appliquées. Les analyses physico-chimiques ont été effectuées sur des échantillons de sol prélevés dans l horizon A1 (0-15cm). On a réalisé ainsi quatre répétitions de prélèvements 4

5 d échantillons dans chaque placeau de 2m x 5m. Les analyses chimiques ont porté sur les mesures de pheau, cations échangeables Ca, Mg, K, P assimilable, Azote, Aluminium. Résultats Les observations en parcelle élémentaire de l érosion ont montré l importance de l état de saturation en eau du sol dans le processus de transport des sols d une part et des dispositifs antiérosifs d autre part (Tab.2). Tableau 2 : Hauteur d infiltration sur les 3 parcelles pendant la campagne Parcelle 1 Parcelle 2 Parcelle 3 Hauteur d infiltration (cm) 27,4 7,4 38,9 Profondeur du front d humectation (cm) Les études menées sur l érosion dans le bassin versant de Maniandro ont pu mettre en évidence un aspect du processus de l érosion dans les parcelles de cultures de manioc qui jusqu à maintenant a été sous estimé : l importance de l humidité préalable des sols sur le ruissellement. De ce fait, toutes les parcelles de culture, quels que soient les traitements ou dispositifs antiérosifs appliqués, ruissellent d une manière comparable (Tab.3). Tableau 3 : Tableau récapitulatif du ruissellement Mois Pluie Volume de ruissellement Hauteur de ruissellement Coefficient mm (m3) (en mm) ruissellement (en %) Parcelle Parcelle Parcelle Octobre 33 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Novembre 259 6,4 6,5 6,5 63,7 65,2 65,3 24,6 25,2 25,2 Décembre 290 7,2 7,8 7,2 71,6 78,4 72,2 24,7 27,0 24,9 Janvier 561 9,7 9,8 9,7 96,8 98,3 97,5 17,3 17,5 17,4 Février 234 2,7 4,5 3,3 27,0 45,1 33,4 11,5 19,3 14,3 Mars 87 0,2 0,3 0,2 2,4 3,0 1,7 2,8 3,5 2,0 Avril 6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Année ,2 29,0 27,0 261,5 290,0 270,1 13,5 15,4 14,0 de Les mesures ont montré que les dispositifs antiérosifs appliqués aux parcelles réduisent considérablement les pertes en terres. On a enregistré pour la campagne de 2006, une érosion des sols correspondant à 26,8 t/ha sur la parcelle de manioc sans dispositif antiérosif ; 3,5 t/ha sur la parcelle sous jachère de Cynodon dactylon et 0,65 t/ha sur la parcelle sous graminée à Aristida rufescens. La parcelle sous paillage protège mieux les sols de même la parcelle sous couverture vivante mais elle demande quelque temps avant d être efficace. Ce temps peut s étendre sur un mois après la mise en place. De même, le léger labour pour le semis des graines occasionne des pertes en terres non négligeables durant les premières pluies (Tab 4). Tableau 4 : Tonnage des pertes en terre (t/ha) dans les trois parcelles durant toute la campagne Pertes en terre (t/ha) Mois Parcelle P1 (culture sous couverture morte) P2 (Culture de manioc sans dispositif antiérosif) P3 (Culture sous couvert végétal Stylosanthes gracilis) 5

6 Octobre Novembre 5,8 8,5 5,3 Décembre 0,8 11,7 3,3 Février 0,2 2 0,55 Mars Avril Année L analyse des sols des trois parcelles d expérimentation montre que l appauvrissement est nettement perceptible dans la parcelle 2 où on constate une acidification des sols, une perte en bases échangeable de 0,713méq pour 100g de sol. Au contraire, les parcelles ayant bénéficié des dispositifs antiérosifs ont enregistré une augmentation des sommes des bases échangeables : 1,863 et 0,665méq pour 100g de sol respectivement pour la parcelle 1 sous paillage et la parcelle 2 sous couvert végétal. La parcelle sous couvert végétal a par ailleurs enregistré un doublement de ses teneurs en azote totale, en matière organique et carbone organique. On constate la richesse relative des terres déplacées, en matière organique et surtout en bases échangeables pour les deux parcelles 2 et 3. Cette situation démontre une érosion chimique intense des parcelles qui accompagne les ruissellements, quels que soient les traitements appliqués. La technique de culture sous couvert végétal vivant ou mort se présente ainsi comme une pratique efficace de lutte antiérosive et d amélioration de la fertilité. Discussion, conclusion et perspectives Les résultats des expérimentations agronomiques (Tab.5, 6 et 7) permettent enfin de conclure que pour espérer un bon rendement agricole, l utilisation de la dolomie sur les sols ferrallitiques acides des Hautes Terres est inévitable. Il en est de même du fumier de ferme et des phosphates naturels, bananier, guano qui apportent des fertilisants naturels N, P, K, Ca et Mg, Dans ces conditions, il y a utilisation des matériaux locaux et naturels moins chers. Mais il faudrait compléter l expérimentation agricole par des tests de doses croissantes en ces matériaux. Tableau 5 : Résultats d analyse chimique des sols des parcelles ph MO N P C Ca Mg K Echantillon de sol % % ppm % Még/100g Parcelle 1 état 0 5,02 0,99 0,060 2,5 0,78 0,89 0,086 0,025 Parcelle 1 sol en place 5,24 1,04 0,060 2,7 0,82 2,76 0,084 0,020 Parcelle 1 sol érodé 4,90 1,35 0,060 4,3 1,06 0,89 0,133 0,053 Parcelle 2 état 0 5,44 1,13 0,060 5,5 0,89 1,76 0,100 0,015 Parcelle 2 sol en place 4,81 1,27 0,076 5,7 1,00 0,99 0,106 0,066 Parcelle 2 sol érodé 5,30 1,16 0,060 5,4 0,91 2,60 0,125 0,046 Parcelle 3 état 0 4,95 1,26 0,095 5,4 0,99 0,95 0,233 0,400 Parcelle 3 sol en place 5,05 2,35 0,140 8,4 1,85 1,33 0,508 0,410 Parcelle 3 sol érodé 5,38 1,87 0,112 4,2 1,47 2,26 0,250 0,171 6

7 Tableau 6 : Rendement du haricot en grains en t/ha Traitement Rendement Rendement t/ha) (g/2m²) T1(Témoin ) 20 0,1 T2 (Dolomie) 55 0,275 T3 (Dolomie+Potasse 70 0,350 T4 (Dolomie+Potasse+TSP) 80 0,400 T5 (Dolomie+Potasse+Fumier) 120 0,600 T6 (Dolomie+Fumier) 185 0,925 Tableau 7 : Rendement du haricot en grains en g/10m 2 et en ha Traitement Moyennes g/10m²) Moyennes (t/ha) Ecart-type correspondant aux moyennes en g/10m² T1 (Témoin) 0 0 T2 (Fumier) 165 0,165 91,78 T3 (Dolomie+Fumier) 285 0, ,16 T4 (Dolomie+Fumier+Guano) 260 0, ,22 T5 (Dolomie+Bananier+Guano) 136,67 0,137 63,51 Bibliographie ACCT, CIRAD, FOFIFA, ORSTOM, Actes du séminaire «Bas-fonds et Riziculture d Antananarivo» Madagascar 9-14 décembre 1991, Ed. CIRAD, Montpellier, France : 502 p. Bailly C., et al., Expérimentation sur le ruissellement et les pertes en terre en parcelles élémentaires. CTFT, Mai 1987 : 15 p. Bourgeat F., Sols sur socle ancien à Madagascar : type de différenciation et interprétation chronologique au cours du quaternaire. Paris, Mém. ORSTOM n 57 : 335 p. Malvos M.C., et al., Étude de la susceptibilité à l'érosion des sols de Madagascar : Expérimentation en parcelles élémentaires. CTFT, Octobre 1976 : 21 p. Mietton M., Les processus élémentaire d érosion hydrique à l échelle du versant. In «L érosion entre nature et société» Dossier des Images Économiques du Monde, Collection dirigée par André Gamblin. Ed. SEDES Projet TERRE TANY, La synthèse écologique de la région des Hautes Terres Centrales Malgache. Septembre 1995 : 68 p. Rakotondralambo P, Les systèmes de cultures à base de semis direct avec couvertures permanentes des sols. TAFA, Juillet 1996 : 8 p. + annexes. Randriamboavonjy J.C., Les principaux pédopaysages à Madagascar : contraintes de leur aménagement. Mémoire de l Académie Nationale des arts, des lettres et des Sciences, fasc. XLIX Raunet M., Les bas-fonds et les plaines alluviales des Hautes Terres de Madagascar. Paris, IRAT : 56 p. Roose E., Dynamique actuelle des sols ferrallitiques et ferrugineux tropicaux d Afrique occidentale. Étude expérimentale des transferts hydrologiques et biologiques. 7

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