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La biomasse dans les systèmes de culture de riz pluvial en SCV
K. Naudin1, J.M. Douzet1, M. Rakotosolofo1, Andriamarosoa Ratsimnazafy Ny Riana Solomalala1, Herizo Andriamalala2, R. Domas2 Paulin3, B. Dupin3, P. Hyac3
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URP SCRID, 2BRL, Ambatondrazaka, 3AVSF , Ambatondrazaka
Introduction
Dans les systèmes des cultures sur couverture végétale la production et la conservation de la biomasse sont les piliers des performances agronomiques. Ceci est particulièrement vrai pour les systèmes à base de riz pluvial. En effet, cette culture est particulièrement sensible à la pression des adventices, au manque d’eau, à la carence en azote… autant de stress qui peuvent être évités grâce à l’usage de la biomasse vivante ou morte.
Quelques niveaux de production
Les figures 1, 2 et 3 présentent des résultats de production de biomasse sèche (hors grain) mesurées en milieu paysan et en milieu contrôlé.
0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000 A N T S A 1 1 A N T S A 0 7 A N T S A 1 0 A N K A S 0 6 A N K A S 0 1 A N T S IR A 0 1 M O R A R A 0 1 A N T S A 0 1 A B N L 0 3 A N K A S 0 4 A N K A S 0 3 A N K A S 0 2 A T L M 0 6 A T L M 0 4 A T L M 0 2 A T L M 0 5 A P T S 0 2 M B T R 0 3 M B T R 0 1
rive Est rive Ouest
B io mas se aé ri en n e kg /h a 3 2 1
Figure 1 : productivité en biomasse aérienne sèche (étuve) avec 1,2 ou 3 coupes pour 19 parcelles de
Stylosanthes guianensis sur les rives Est et Ouest du lac Alaotra pendant la saison des pluies 2008-09
0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000
Maïs + dolique Maïs + niébé
Bio m as se a ér ie n n e kg/h a Maïs Légumineuse
Figure 2 : productivité en biomasse aérienne sèche (étuve) pour parcelles de Maïs associé au niébé (n=11) et à la dolique (n=10) sur les rives Est et Ouest du Lac Alaotra pendant la saison des pluies 2008-09
Figure 3 : productivité en biomasse aérienne sèche (étuve) pour parcelles de Maïs associé à l’avoine niébé (n=11) et à la dolique (n=10) pendant la saison des pluies 2008-09, milieu contrôlé Andranomanelatra. -1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 1 2 1 2 1 2 Riz//Maïs + haricot + (avoine)
Riz//Maïs + éleusine Riz//Maïs + haricot + (radis)
Biom
asse aér
ienn
e kg/ha
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La biomasse pour quoi faire ?
La biomasse aérienne des cultures ou plantes de couverture peut avoir plusieurs fonctions suivant qu’elle est utilisée telle quelle ou comme mulch :
• Fourrage
• Transformation en matière organique du sol • Lutte contre l’érosion
• Amélioration du bilan hydrique des cultures • Amélioration du bilan minéral des cultures • Lutte contre adventices
Fourrage
0 2 4 6 8 10 12 Bio m as se a ér ie n n e t/h a 3ème 2ème 1èreFigure 4 : moyenne sur x parcelles de la productivité de Stylosanthes guinanensis en année 2 en 3 coupes, Lac Alaotra
Dans un système culture+stylosanthes//stylosanthe//riz, le cumul de la biomasse produite en année 1 et au cours de l’année 2 avoisine les 12 t/ha. Si on en coupe 6 t/ha cela représente en moyenne 4 200 UFL (unités fourragères lait)1. Ces unités, si elles peuvent être mobilisées au bon moment avec des vaches laitières, peuvent permettre de produire plusieurs milliers de litres de lait. Même après cette exportation il reste plus de 5 t de stylosanthes auxquels il faudra ajouter les repousses de fin de saison sèche et de début de saison des pluies avant la mise en culture.
Apport de carbone
Les figures 5 a, b et c présentent des niveaux d’apport en carbone simulé pour 3 systèmes de cultures sur tanety aux lac Alaotra : i) système conventionnel-rotation maïs//riz, ii) système SCV-maïs+niébé//riz, iii) système SCV-maïs+stylo//stylo//riz//stylo//stylo.
Les apports en carbone par la biomasse aérienne sont faciles à calculer à partir des niveaux de production en biomasse aérienne mesurés. Deux inconnues de taille n’ont pu être mesuré mais on été estimés à partir de la bibliographie : i) la biomasse souterraine produite, ii) l’apport de carbone au sol par la rhyzodéposition (Kuzyakov and Domanski, 2000).
Les moyennes d’apport de carbone sont de 1,7 t/ha/an pour le système maïs//riz conventionnel, 3,1 t/ha/an pour le système maïs+niébé//riz SCV, 5,1 t/ha/an pour le système SCV maïs+stylosanthes//stylosanthes//riz//stylosanthes//riz. Seule environ 20 % de ces apports iront enrichir le stock de carbone du sol.
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a. Système conventionnel, Rotation Maïs//Riz sur tanety au lac Alaotra
b. Système SCV Rotation Maïs+niébé//Riz sur tanety au lac Alaotra
c. Système SCV, Succession Maïs+stylo// stylo// riz// stylo// riz// stylo sur tanety au lac Alaotra Figure 5 : apports de carbone simulés pour 3 systèmes de cultures au lac Alaotra
Les apports en carbone des systèmes de cultures ont été estimés par le LRI/IRD sur les parcelles expérimentales TAFA en faisant la différence du stock de matière organique en SCV et en système conventionnel (Figure 6). Les valeurs varient fortement suivant les systèmes et la localisation, le maximum (1,82 t/ha/an) étant atteint pour le système stylosanthes//riz avec fumure minérale dans les bas fonds de la région de Manakara.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e
Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5 Année 6 Moyenne
sur 1 an
C
t
/h
a
Tiges feuilles Racines Rhizodéposition 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e
Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5 Année 6 Moyenne
sur 1 an
C
t
/h
a
Tiges feuilles Racines Rhizodéposition
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e C u ltu re P la n te s e rv ic e
Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5 Année 6 Moyenne
sur 1 an
C
t
/h
a
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Figure 6 : différence d’apport en carbone dans le sol entre les systèmes conventionnels et les systèmes SCV (Source Razafimbelo et al non publié et GSD/IRD, 2007)
Contrôle de l’érosion et du ruissellement
En SCV l’érosion est déjà fortement réduite par l’arrêt du travail du sol (Figure 7). La couverture du sol permet de freiner le ruissellement et donc de limiter la force érosive des écoulements de surface. Cet effet se produit même avec de faible taux de couverture et donc de faible quantité de biomasse (Figure 8 et 9).
Figure 7 : érosion annuelle en fonction du taux de couverture (mulch + végétation en place) moyenne au 15/01, -données SCRID Andranomanelatra, campagnes 04-05, 05-06, 06-07. GSDM-IRD , 2007.
0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 100 Er o si o n (t /h a)
Taux de recouvrement du sol (%)
labour SCV 0,8 1,82* 0,53 0 0,14 0,22 0,29 0,44 0,73* 0,6 0,69* 1,01* 0,55 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 F0 Fm F0 Fm Fu Fm Fu Fu+Fm Fu Fu+Fm
Stylosanthes// rizStylosanthes// riz Maïs+niébé// Riz Maïs+ légumineuses// Riz/ Maïs+ légumineuses// Riz/ Maïs/ Soja Maïs+ desmodium Har.+kikuyu// Soj.+kikuyu
Bas fond Tanety Tanety Rizières "hautes" Baiboho Tanety
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Quantité de résidus au sol t/ha
R u isse lemen t %
Nigeria (De Vleeschauwer et al, 1980) Mexique (Scopel et al,1999)
Figure 7 : taux de couverture du sol en fonction de la quantité de résidus au sol
Figure 8 : ruissellement en fonction de ma quantité de résidus de culture au sol
Conclusion
Dans le cadre de la petite agriculture familiale à Madagascar l’utilisation « traditionnelle » quasi exclusive de la biomasse arienne est l’alimentation des animaux. Les autres fonctions – utilisations doivent donc mise en regard des revenus que l’on pourrait tirer de cette biomasse pour l’élevage. Pour chacune de ces fonctions, les seuils critiques restent à déterminer pour les conditions malgaches. Ces seuils serviront aux opérateurs de développement pour mieux raisonner le conseil aux exploitations notamment pour l’utilisation de la biomasse pour l’affouragement des animaux.
Revenus de l’élevage Facil it é sarclag e Revenus de l’élevage Facil it é sarclag e Revenus de l’élevage Am é lior atio n d u bi lan h y driqu e Revenus de l’élevage Am é lior atio n d u bi lan h y driqu e Revenus de l’élevage Am é lior atio n d u bi lan h y driqu e Revenus de l’élevage Re venus de s c ul ture s Revenus de l’élevage Re venus de s c ul ture s Fix ati on de car bo ne Revenus de l’élevage Fix ati on de car bo ne Revenus de l’élevage Revenus de l’élevage
Figure 9 : schéma des « trade-offs » entre différentes fonction de la biomasse. Ligne pointillée : système de culture maïs+légumineuse alimentaire//riz, ligne pleine : système culture+stylosanthes//stylosanthes//riz.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25
Quantité de résidus (t/ha)
Taux de
couvert
ure du so
l (
%)
Résidus de tiges (Scopel et al 99) Résidus décomposés (Scopel et al 99) Résidus plantes entières (Scopel et al 99)
116 En conclusion, il faut produire et garder le plus de biomasse possible pour :
– remonter la teneur en carbone/matière organique du sol rapidement -> intérêt à moyen terme pour les paysans
– améliorer le recyclage des éléments nutritifs/fixation d’azote atmosphérique au profit des cultures -> intérêt à moyen terme
– lutter contre les adventices-> intérêt à court terme
– en utiliser une partie pour l’élevage -> intérêt à court terme
… mais même avec de faibles quantités de biomasse certaines fonctions sont assurées : – lutte contre l’érosion
– amélioration du bilan hydrique des cultures – début d’enrichissement en carbone du sol
Références
De Vleeschauwer, D., Lal, R., Malafa, R., 1980. Effects of amount of surface mulch on physical and chemical properties of an Alfisol from Nigeria. J. Sci. Food Agric. 31, 730–738. GSDM/IRD. 2007. Dossier semis direct. Antananarivo, Madagascar.
Kuzyakov, Y., Domanski , G. 2000. Carbon input by plant into the soil. Review. Plant. J. Pant Nutr.soil Sci., 163, 421-431.
Scopel E., Chavez Guerra E., Arreola-Tostado J.M 1999. Agriculture et développement (21, nu) : 71-86.
