Impact de la technique du zaï sur la production du niébé et sur l’évolution des caractéristiques chimiques des sols très dégradés (zipellés) du Burkina Faso

ARTICLE

Auteur(s) :, Der Somé, Prosper N Zombré, Gérard Zombré, Harold Roy Macauley

Unité de formation et de recherche en science de la vie et de la terre, Université de Ouagadougou 03 BP 7021, Ouagadougou 03, Burkina Faso

• 𻅝 d’apprécier l’impact de la technique du zaï sur la production du niébé et sur l’évolution de quelques caractéristiques chimiques du sol ;
• – de rechercher son optimisation sur la production au travers de sa composante amendement.

Matériel et méthode

Matériel

Le matériel végétal utilisé est du niébé (Vigna unguiculata (L.) Walp.), la variété KVX 61-1 vulgarisée par l’Institut d’étude et de recherches agricoles (Inera) en raison de ses grandes potentialités agronomiques.

Les substrats fertilisants utilisés sont le fumier, le compost, le Burkina phosphate et la paille de Loudetia togoensis.

Le compost employé provient des déchets ménagers (cendres de foyers principalement, résidus de cuisines et débris divers issus des balayages quotidiens des maisons) accumulés dans une fosse où sont versées les eaux usées.

Le fumier est constitué uniquement des déchets de petits ruminants, (moutons et chèvres notamment) prélevés dans le parc au moment de la mise en place de l’essai.

Le Burkina phosphate utilisé est du phosphate naturel finement broyé fourni par le projet Burkina phosphate. Il se présente sous forme de poudre grisâtre avec des teneurs en phosphate et calcium respectivement de 25 % et 10 %. Son utilisation se justifie par une carence originelle en phosphore des sols du Burkina [19].

La paille de Loudetia togoensis provient de Pougyango, village où a été conduit l’essai au champ. C’est une graminée très répandue sur l’ensemble du territoire national et qui pourrait être utilisée pour la production de compost.

La composition chimique de ces substrats est présentée dans le (tableau II( Tableau II )).
Tableau I Caractéristiques physico-chimiques des 15 premiers centimètres du sol utilisé

Méthode

• – BP : zaï + Burkina phosphate à 500 kg/ ha (soit 10,33 g/poquet) ;
• – ZC : zaï + compost à 3 t/ha (soit 62 g/poquet) ;
• – ZF : zaï + fumier à 3 t/ha (soit 62 g/poquet) ;
• – ZL : zaï + paille de Loudetia togoensis enfouie dans le poquet à 3 t/ha (soit 62 g/poquet) ;
• – TS : témoin ; semis traditionnel à la daba.

Le dispositif expérimental utilisé pour la mise en œuvre des traitements est le dispositif en blocs randomisés à quatre répétitions. Les blocs ont été disposés le long de la plus grande pente. L’unité expérimentale est une parcelle de 5 m x 5 m (soit 25 m²).

Un cordon pierreux a été aménagé à l’amont pour freiner le ruissellement.

Au niveau des traitements au zaï (ZBP, ZC, ZF et ZL) les poquets sont creusés selon un rayonnement croisé à une densité de 0,5 m x 0,5 m, correspondant à 48 400 poquets/hectare. Chaque poquet a un diamètre de 25 cm sur une profondeur de 15 cm. Les parcelles témoins ont été semées à la même densité. Le nombre de pieds de niébé par poquet est de 2 après démariage. L’essai a été conduit du 7 juillet au 4 octobre 2002.

La pluviosité a été mesurée à l’aide d’un pluviomètre à lecture directe installé sur le site. C’est un pluviomètre de surface réceptrice de 400 cm² placé à une hauteur de 1,5 m.

La caractérisation du sol initial (EI) a été effectuée grâce à des prélèvements réalisés sur l’aire du site à raison de 4 échantillons par bloc prélevés tous les 10 mètres dans le sens de la longueur, soit 16 échantillons au total mélangés pour former un échantillon composite. Les prélèvements sont faits à la tarière dans les 15 premiers cm du sol. Pour chaque traitement, c’est le principe d’échantillons composites qui a été aussi utilisé : trois échantillons de sol sont prélevés par parcelle, soit 12 échantillons par traitement sont mélangés pour former l’échantillon composite.

Les paramètres mesurés sont l’azote, le phosphore, le potassium, le calcium, la matière organique total, la granulométrie et le pH. Les méthodes utilisées sont décrites dans le document technique du Bureau national des sols (Bunasols) [20] :

• – granulométrie : méthode de l’hydromètre ou méthode Bouyoucos ;
• – matière organique : méthode Walkley – Black ;
• – azote total : minéralisation Kjeldahl et dosage colorimétrique avec le réactif de Nessler ;
• – phosphore total : minéralisation acide et dosage colorimétrique avec le bleu de molybdène ;
• – calcium total : minéralisation acide et dosage spectrométrique en absorption atomique ;
• • pHeau : mesure au ph-mètre dans une suspension de sol/eau de rapport de 1/2,5.

L’estimation du taux de levée a été faite par comptage du nombre de poquets comportant au moins un plant de niébé.

La mesure du rendement en graines a été effectuée par la pesée des graines séchées à 7 % d’humidité à l’aide d’une balance de précision (de marque Adventurer à 0,01 g), de portée 5 kg. L’évaluation de la biomasse sèche aérienne a été obtenue sur chaque parcelle par pesée sur le site à l’aide d’une balance Salter de 25 kg de portée.et d’une précision de 100 g. Des échantillons de chaque parcelle transportés au laboratoire ont été pesés, séchés à l’étuve à 105 °C pendant 24 heures puis repesés pour obtenir le taux de matière sèche. Ce taux est ensuite appliqué aux résultats des pesées au champ pour obtenir, par extrapolation, le poids de la biomasse sèche produite par parcelle.

Les données sur la levée, les rendements en grains et en biomasse ont été traitées par analyse de variance à l’aide du logiciel Stat–Itcf et la différenciation des moyennes a été faite par le test de Newman-Keuls au seuil de 5 %.

Résultats et discussion

Levée des semis et production en graines et en biomasse aérienne sèche

En général, les sols dégradés nus (zipellés) sont caractérisés par leur imperméabilité. On y mesure un taux de ruissellement allant jusqu’à 80 % [6] et on observe une macroporosité quasi nulle en surface [8]. En outre, il se développe sur ces sols une pellicule de battance liée à l’encroûtement qui entraîne une faible aération des horizons sous-jacents tassés. Le faible taux de levée observé au niveau des témoins pourrait s’expliquer essentiellement par l’encroûtement de ces sols qui réduit l’humidification et l’aération du sol. Avec le traitement au zaï, la disparition de la croûte de battance rétablit l’aération du sol et la rétention de l’eau dans les poquets permet l’infiltration de l’eau augmentant l’humidité du sol indispensable pour la germination, d’où la bonne levée chez ces traitements.

Du point de vue production, l’analyse des résultats reproduits dans le (tableau III) révèle une production en graines nulle au niveau des témoins et du traitement à la paille de Loudetia togoensis et très faible avec le compost. En revanche, elle est relativement élevée (290 et 211 kg/ha) dans les parcelles ayant reçu du fumier et du burkina phosphate. L’analyse statistique indique que les rendements sur les parcelles traitées au fumier et au Burkina phosphate ne diffèrent pas significativement entre eux mais sont différents des autres. Les rendements obtenus avec les traitements au compost, à la paille de Loudetia togoensis et les témoins ne sont pas différents statistiquement. La plus importante production en biomasse aérienne (1 275 et 1 110 kg/ha de poids sec) est observée également avec les traitements au fumier et au phosphate. Elle est relativement faible pour les parcelles traitées au compost, très faible pour les traitements à la paille Loudetia togoensis et nulle au niveau des témoins. Du point de vue statistique, il n’y a pas de différence significative entre les rendements sur les parcelles traitées au fumier et au burkina phosphate. On note pour cette production en biomasse sèche une différence significative entre les rendements obtenus avec les traitements au compost, au Loudetia togoensis et les témoins.

Les rendements en graines comme en biomasse sèche sont nuls au niveau des témoins en raison de la mortalité des graines, liée à l’imperméabilité et la faible aération du sol. Seuls les traitements au zaï, du fait de l’économie d’eau, de l’amélioration de l’aération qu’ils engendrent et des apports en nutriments, ont permis d’avoir une production appréciable. À ce niveau, on remarque particulièrement la production relativement bonne obtenue avec l’apport de phosphate naturel uniquement, une production équivalente statistiquement à celle observée avec le fumier. Cela montre l’état de carence de ces types de sol en phosphore, d’une part, et l’importance du phosphore dans le développement du niébé, d’autre part. La fumure phosphatée entraînerait une augmentation des rendements du niébé [21] ; elle serait nécessaire à la formation des nodosités [22]. Ces résultats sont conformes à ceux observés par Lompo et al. [23] et Bado et Hien [24]. Les premiers ont constaté une augmentation des rendements du sorgho avec différentes formes de phosphate, et les seconds une augmentation des rendements du riz pluvial avec le phosphate naturel. En revanche, Compaoré et al. [25] ont remarqué que sur un sol de pH 6,2 le phosphate naturel n’a pas d’effet significatif sur la production du niébé. Ce résultat ne contredit pas fondamentalement nos observations. L’acidité élevée du sol utilisé (pH eau 5,7) et l’amélioration de l’humidité du sol par le zaï ont permis une dissolution partielle du phosphate libérant le phosphore au profit des plantes. C’est ce qui pourrait expliquer les rendements relativement bons obtenus avec le burkina phosphate.

La production nulle en graine et faible en biomasse constatée au niveau du traitement à la paille de Loudetia togoensis confirme les résultats de Kaboré [8] et Zombré et al. [15] qui ont constaté que le zaï avec enfouissement de paille n’a pas d’effet sur la production du sorgho sur les sols dégradés. En effet, la paille enfouie dans les poquets ne se décompose pas à temps pour rendre les éléments minéraux disponibles pour les plantes. En outre, bien qu’elle améliore la disponibilité en eau dans le poquet en réduisant l’évaporation, la paille crée un encombrement qui pourrait gêner l’enracinement des jeunes plantes et donc leur alimentation hydrominérale. Ce résultat pourrait s’expliquer aussi par une situation de carence en azote due à la concurrence pour cet élément provoquée par les microorganismes qui utilisent l’azote disponible pour leur multiplication.

En revanche, contrairement aux observations de Kaboré [8] et de Zombré et al. [15] sur le sorgho, on note une production particulièrement faible du niébé pour le traitement au compost, liée probablement à un entraînement des éléments nutritifs par les eaux de ruissellement en raison de sa minéralisation plus élevée (C/N très bas) ou à une perte importante d’azote par volatilisation ou encore au déséquilibre minéral lié à la faible teneur en phosphore.

Les rendements obtenus sont dans leur ensemble faibles par rapport au potentiel agronomique de la variété (800 kg/ha en milieu paysan) même s’ils sont assez proches de ceux observés en milieu paysan sur des sols moins dégradés (230 à 500 kg/ha au Passoré [26]). La mauvaise pluviosité enregistrée sur le site (404 mm de cumule total ; 370 mm de cumul pendant la période effective de culture) (figures 1 et 2) pourrait en partie expliquer ce résultat. En effet, le cumul d’eau enregistré pendant la période effective de culture est légèrement inférieur aux besoins en eau de la variété qui sont compris entre 400 et 800 mm. À cela s’ajoute la mauvaise répartition dans le temps de la pluie avec seulement sept jours de pluies et un cumul de moins de 100 mm en septembre. Cette mauvaise répartition dans le temps se traduit par de longues périodes de sécheresse et des concentrations de pluies dans un temps réduit créant des stress dus au déficit d’eau ou aux inondations des poquets de zaï préjudiciables au bon développement des plantes. Il serait alors possible d’utiliser des variétés à large gamme d’adaptation climatique tolérant à la fois la sécheresse et l’excès d’humidité pour palier à ces aléas climatiques. Plusieurs variétés de niébé s’adaptant indifféremment aux zones écologiques arides et humides existent et l’une des plus performantes testée au Burkina Faso est la KVX 396-4-5-2D [27].
Tableau III Levé des semis et rendements en grains et en biomasse aérienne

Tendance évolutive des caractéristiques chimiques du sol

Une augmentation exceptionnelle du phosphore est remarquée au niveau des parcelles traitées avec le phosphate naturel ( (figure 4) ). On note également un relèvement du taux de cet élément au niveau des autres traitements à base d’amendements (ZC, ZF, ZL).

Pour le calcium, une nette augmentation du taux est observée sur les parcelles fertilisées avec le burkina phosphate. Un relèvement moins important est aussi constaté sur les parcelles traitées avec le fumier et le compost ( (figure 5) ).

On remarque une augmentation sensible du taux de la matière organique sur les parcelles fertilisées avec le compost et le fumier ( (figure 6) ).

Un relèvement du pH eau du sol est constaté sur toutes les parcelles fertilisées avec les amendements; les valeurs les plus élevées (6,3 et 6,4) sont observées avec le compost et le fumier ( (figure 7) ).

L’apport des amendements a entraîné, de façon générale, une amélioration relative du stock des éléments minéraux essentiels, un relèvement du taux de la matière organique et une réduction de l’acidité du sol.

L’augmentation des teneurs du phosphore et du calcium sur les parcelles traitées au burkina phosphate, s’explique par la teneur en phosphore et en calcium particulièrement élevée du Burkina phosphate (respectivement 25 % et 10 %) et la faible solubilité de ce dernier qui limite les pertes par entraînement par les eaux de ruissellement. Ces résultats sont conformes à ceux observés par Lompo et al. [25] qui constatent un relèvement des taux de phosphore et de calcium du sol fertilisé à base de phosphate naturel et de phosphate acidulé.

Pour l’azote, les apports par les différents amendements et/ou par la fixation symbiotique de l’azote atmosphérique reconnu chez les légumineuses ont à peine compensé les exportations. Le gain d’azote escompté par la fixation symbiotique de l’azote atmosphérique par le niébé n’a pas été perceptible dans le sol durant cette première campagne. Cela peut s’expliquer par la rareté de l’inoculum sur ces sols très dégradés, abandonnés depuis plus d’une trentaine d’années et/ou par l’acidité élevée du sol qui inhibe la nodulation et limite l’activité des rhizobiums. Le faible gain d’azote observé au niveau du sol traité au fumier ( (figure 3) ) alors que ce dernier présente une faible teneur initiale en azote (tableau II) permettrait de penser que l’utilisation du fumier a stimulé la fixation de l’azote atmosphérique par le niébé.

Le relèvement du taux de la matière organique observé uniquement au niveau des parcelles traitées au fumier, au compost et à la paille de Loudetia a été également constaté par Kaboré [8] après deux campagnes de zaï et par Kriegl et Mabrouk [12] après trois campagnes de culture de mil par la technique des tassas (équivalent du zaï au Niger). Il est dû aux apports des amendements organiques. Le relèvement du pH au niveau de tous les traitements à base d’amendements s’explique surtout par l’apport du calcium, élément essentiel des bases échangeables qui déterminent l’acidité du sol.

Conclusion

Les résultats obtenus pour cette première campagne confirment la possibilité de produire le niébé par la technique du zaï sur un sol ferrugineux tropical dégradé dénudé.

Les apports de fumier et de phosphate naturel ont permis d’obtenir avec la variété KVX-61-1, des rendements proches de ceux observés avec les producteurs de cette zone utilisant les variétés traditionnelles de niébé. Mais cette production est faible dans l’ensemble au regard des potentialités agronomiques de la KVX-61-1 et pourrait s’expliquer par la qualité et la quantité des amendements apportés, les stress hydriques dus au déficit pluviométrique ou aux inondations prolongées des poquets. Une combinaison judicieuse ou une augmentation des doses des amendements utilisés, une association du zaï aux cordons pierreux pour palier le déficit hydrique lié aux longues périodes de sécheresse ou l’utilisation de variétés de niébé comme la KVX 396-4-5-2D à large gamme d’adaptation climatique susceptibles de tolérer à la fois les sécheresses et les longues inondations des poquets, pourraient permettre une amélioration des rendements.

Les données sur les tendances évolutives des caractéristiques chimiques du sol ont montré un relèvement du taux de la matière organique consécutive aux apports de la fumure organique, un relèvement du pH avec tous les types d’amendements utilisés, un important relèvement du taux du phosphore et de calcium consécutif à l’apport du burkina phosphate.

Le gain d’azote escompté par la fixation symbiotique de l’azote atmosphérique par le niébé n’a pas été perceptible ; la tendance évolutive du taux d’azote est seulement positive avec l’apport du fumier et compost.

Pour cette première campagne, la tendance évolutive montre de façon générale une amélioration des caractéristiques chimiques du sol. Une poursuite de l’expérience à moyen ou à long terme pourra confirmer cette tendance et particulièrement l’évolution de l’azote en relation avec la fixation symbiotique de l’azote atmosphérique par le niébé.

Références

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