Influence de l'état hydrique
des vertisols de Guadeloupe
sur la nutrition azotée et
le rendement de la canne à sucre
N. COURTAILLAC Mas de Matour, 3 4 790 Grabéis, France
Introduction
En G ra n d e Terre (G u a d e lo u p e ), la d im in u tio n de la production de can ne à sucre sur vertisol ces vingt der nières années a été attribuée à deux facteurs : la réd uctio n des surfaces plantée s et une baisse des re n d e ments. Une première enquête agro nom ique fondée sur des analyses de sol et des d ia g n o s t ic s f o l ia i r e s a montré que les teneurs en azote des fe u ille s des cannes sont g é n é ra le m e n t i n f é r ie u r e s à la v a le u r de 1 ,9 %, p ris e c o m m e v a le u r s e u il in d ic a tric e d 'u n e b on n e a lim e n ta tio n azotée, alors que les vertisols se m b le n t bien p ou rv u s en cet é lé m ent. A pratiques c u ltu ra le s id e n tiques, ce phénomène n'apparaît pas chez les cannes cultivées sur les sols ferraiI¡tiques de la Basse Terre, pour tant connus pour leur m oindre fe rtili té ( ta b le a u 1). E n fin , les a p p o r ts d'engrais azoté ne permettent pas de r e le v e r les te n e u r s en a z o te des feuilles.
L'utilisation de
l'engrais azoté par
la canne à sucre
sur vertisols
L 'o b je c tif des études présentées ici est de préciser l'alim entation en azo te des cannes cultivées sur vertisols, notam m ent l'u tilisa tion de l'engrais azoté par la canne et la relation entre l'alim entation en eau de la canne et
sa n u tr itio n azotée. Les m o d a lité s p a r t i c u l i è r e s de l ' a l i m e n t a t i o n hydrique de la canne, qui c o n d itio n nent la croissance de la canne sur vertisols, seront identifiées com m e la cause des difficultés d'interprétation des diagnostics foliaires sur ces sols. En c o n c lu s io n , des re c o m m a n d a tions seront émises en direction des agriculteurs.
Résultats obtenus
avec l'azote marqué
Deux outils ont été utilisés pour étu d ie r l 'a l i m e n t a t i o n en a z o te des cannes : l'a zote m arqué et les d ia gnostics fo lia ire s . L 'e m p lo i d 'u ré e marquée, dans un essai mis en place à Gardel (COURTAILLAC, 1998), a permis de comparer l'absorption de l'engrais azoté par une canne n o u vellement plantée (vierge) et par une sixième repousse (figure 1).
Après 10 mois de culture, les parties a é rie n n e s des p la n te s en s ix iè m e re p o u s s e o n t r é c u p é ré m o in s du q u a rt de l'e n g ra is a z o té a p p o rté , alors que les cannes vierges en ont récupéré le tiers. Les cannes ont p u i sé l'essentiel de leur azote dans la rése rve du sol, q u i c o r r e s p o n d à 80 % de l'azote assimilé. Les quanti tés d 'e ng ra is azoté non retrouvées représentent 30 à 40 % de l'engrais apporté. La volatilisation a m m o n ia cale, après h y d ro ly s e de l'u ré e en q u e lq u e s jo u r s , est le p ro c e s s u s majeur à l'origine de ces pertes.
composition chimique du sol
3 é Vt Vi ■
Tableau 1. Caractéristiques du milieu de Basse Terre et de Grande Terre, à la Guadeloupe.
Basse Terre Grande Terre
Point culminant 1 457 m 200 m
Sols - ferraiI¡tiques - vertiques
- profonds au nord-est - peu profonds, avec cailloux calcaires - humifères en altitude sous forêt sur les pentes
Végétation - Nord : canne à sucre - canne sur presque toute l'île
- Sud : bananes
- Forêt sur les versants du volcan
- Sud-est : cultures maraîchères
Le diagnostic foliaire
Le diagnostic foliaire en azote chez les cannes de l'essai se place à un n iv e a u s a tis f a is a n t, m ê m e si la r é p o n s e à l 'a z o t e est f a i b l e . Ces mêmes diagnostics effectués l'année p r é c é d e n te d a n s des c o n d i t i o n s identiques indiquaient une déficien ce en azote. Cette variation est e x p li quée par des a lim e n ta tio n s h y d r i ques différentes en début de cycle, et cela montre que l'usage de cet in d i cateur est délicat dans les conditions pédoclimatiques de la zone d'étude. En effet, au m om ent du prélèvement d 'échantillons, les cannes des deux essais p ré s e n ta ie n t des degrés de d é v e lo pp em e nt différents, en fo n c tio n de leu r a lim e n ta t io n en eau : logiquement, les cannes n'ayant pas s u bi de stress h y d r iq u e s o n t p lu s avancées dans leur dévelo pp em e nt et o nt des teneurs foliaires en azote plus faibles, en raison d'une m o b ili sation de l'azote des feuilles pour la
croissance des tiges. Les résultats de diagnostic fo lia ire d o iv e n t être rap portés à un stade physiologique des cannes, surtout si un stress intervient en début de croissance.
L'alimentation
hydrique, facteur
limitant
Le fa c te u r lim it a n t p r in c ip a l dans cette zone d'étude est l'alim entation h y drique. Pour en juger, un simple cum ul de pluviom étrie est insuffisant et il est nécessaire de te nir co m p te de l'é tat hydriq ue du sol. Le critère r e te n u p o u r a p p r é c ie r c e t é ta t hydrique est un gonflem ent durable du sol dû à u n e h y d r a t a t i o n des argiles. GU ILLA U M E (1993) a m on tré que la croissance de la canne est accélérée dans la phase de g o n fle m e n t ( ju s q u 'à 2 c m /jo u r) et fo r t e
ment ralentie (jusqu'à 0,25 cm /jour) dans les phases de retrait. L'eau faci le m e n t u tilis a b le par la p la n te est c o n te n u e dans u n e p o r o s it é d it e « structurale », d 'o rig in e biolog iq ue (CABIDOCHE et OZIER-LAFONTAI- NE, 1995).
Les fa ibles valeurs des d iagnostics f o l i a i r e s et le u r v a r i a b i l i t é , q u i a v a ie n t p e rm is d 'é m e ttr e i n i t i a le m ent l'h y p o th è s e d 'u n e d é fic ie n c e en azote, p e u v e n t être im putées à des p ro b lè m e s de d é v e lo p p e m e n t des cannes, liés en premier lieu à des différences d'alim entation en eau.
La dégradation
de la qualité agronomique
des sols
A u - d e là du p ro b lè m e posé par la croissance irré g u liè re de la canne q u i r é s u lt e d u f o n c t i o n n e m e n t h y d riq u e p a rtic u lie r du vertisol, la d ifficulté rencontrée par le planteur est l'é v e n tu e lle d é g ra d a tio n de la qualité agronom ique du sol au fil des années de culture en relation avec la mécanisation. Précisément, le passa ge d 'e n g in s lourds (tracteurs, cane
loaders) p ro v o q u e -t-il une d im in u
tio n de la p o ro s ité du sol p r é ju d i ciable aux repousses ? Cet effet défa v o r a b l e , q u i se r é p è te à c h a q u e récolte, aurait un aspect c u m u la tif et
Figure 1. Bilan de répartition de l'azote de l'urée après 10 mois de culture (essai sur vertisols, Guadeloupe).
Coefficient réel d'utilisation de l'azote (%) Défaut Tiges et de bilan feuilles — 40 - 20 — r\
Sol Défaut Tiges et
de bilan feuilles
Sol
Canne vierge Canne en sixième repousse
azote et alimentation
serait donc lié au rang de la repous se. Il est to utefo is d é lic a t à étud ier d ir e c t e m e n t c h e z la c a n n e c a r la v ig u e u r d 'u n e repousse dépend de c e l l e d o n t e ll e est is s u e . P o u r contourner cette difficulté m éthodo logique, une plante test — le maïs — a été cultivée simultanément sur des p a rc e lle s de repousses je u n e s de rang d if fé r e n t (vierge et tr o is iè m e repousse) ayant subi une « destruc tio n c h im iq u e ». L'effet du nom bre d'années (ou rang) de la repousse est net (tableau 2).
L 'irrig a tio n p erm e t d 'a u g m e n te r la p ro d u c tio n de m atière sèche. Cette augmentation est significative après 20 jours de culture pour le maïs c u l tiv é après la troisièm e repousse, et après 47 jours p our le maïs c u ltiv é après la canne vierge. Ce décalage dans le temps de réponse est e x p li qué par une réserve en eau du sol m o in s i m p o r t a n t e dans le cas de l'a n c i e n n e p a r c e lle en tr o is iè m e repousse, vraisem blablem ent ind uit par une d im in u tio n du volum e de la porosité structurale.
Tableau 2. Rendement en matière sèche des parcelles anciennement en vierge et en 3e (fertilisation + irrigation).
repousse, avec ou sans traitement
Type de parcelle Traitement fertilisé et irrigué Témoin sans engrais azoté
Rendement (t/ha) Rendement (t/ha)
Ancienne parcelle 9,4 6,8
de vierge
Ancienne parcelle 6,5 2,6
en 3e repousse
Figure 2. Influence de l'état hydrique du vertisol sur la croissance et la nutrition azotée de cannes à sucre (Grande Terre, Guadeloupe). L'état hydrique du sol, fonction des quantités d'eau reçues (pluies et irrigation) et modulé par le volume de la porosité structurale, est le premier facteur déterminant pour la croissance des cannes à sucre cultivées sur les vertisols. L'alimentation en azote des cannes sera dépendante de cet état hydrique : la minéralisation de l'azote est notamment favorisée par des phases de dessèchement-réhumectation.
L 'a lim e n ta tio n en azote n'est d on c pas le facteur lim itant pour le déve lop pem ent des cannes sur les v e rti sols de Grande Terre. La croissance des cannes est surtout lim itée par les conditions hydriques, conséquences de la pluviosité et de l'état de « ferti lité du sol » régi p rincipalem ent par la porosité structurale des vertisols ( O Z I E R - L A F O N T A I N E, 1 9 9 2 ; G U ILLA U M E, 1998). Cette porosité c o n d itio n n e l'aération du sol, ainsi q u e la d y n a m iq u e de l'e a u et de l'a z o te (figu re 2). La ré d u c tio n du v o lu m e de cette porosité peut être imputée au passage d'engins lourds notamment au m om ent de la récolte. Le r is q u e de d é g r a d a t i o n sera d'autant plus fort que le sol est h u m i de au m om ent du passage. La régé n é ra tio n de cette p o ro s ité sera un processus lent, lié à l'activité b io lo gique du sol (GUILLAUME, 1998). L 'alim entation en azote est affectée par les mêmes facteurs ; elle est donc révélatrice des c o n d itio n s e n v iro n nementales (COURTAILLAC, 1998). Elle est conditionnée par la satisfac
tion des besoins en eau des cannes et l'aération du sol, et est favorisée par des périodes de dessèchement et de réhumectation induisant une acti vation de l'activité b io log iq ue et de la m in é r a lis a t io n de l'a z o t e . Ces conditions ne sont pas aisées à satis faire en vertisols car l'intervalle des teneurs en eau favorables tant pour la canne que p ou r l'a c tiv ité m ic r o b ie n n e du so l est é t r o i t , et ce d 'a u ta n t plus que le v o lu m e de la porosité structurale est réduit.
Recommandations
pour la conduite
de la canne à sucre
C o n c r è te m e n t , n ou s r e c o m m a n dons :- de satisfaire au m ieux les besoins en eau des cannes en u tilis a n t des capteurs de déplacem ent pour p ilo ter les irrig a tio n s (G U IL L A U M E et CABIDOCHE, 1999) ;
composition chimique du sol /•'"
- d 'e n fo u ir l'engrais ou de v e ille r à ce q u 'il pénètre dans le sol afin de lim ite r les pertes par v o la tilis a tio n am m oniacale ; - de v e il l e r à ce que l 'u t i li s a t i o n d 'e n g in s a g ric o le s n 'e n tr a în e pas la d é g r a d a t i o n d e la s t r u c t u r e d u s o l (p a s d e p a s s a g e s en so l h um id e) ;
- de m a in te n ir, v o ire de régénérer l'état structural du sol.
B ib lio g ra p h ie
C A B ID O C H E Y . - M ., O Z IE R - LAFONTAINE H., 1995. THERESA : I. Matric w a t e r c o n t e n t m e a s u re m e n ts th r o u g h thickness variations in vertisols. Agricultural Water Management 2 : 1 3 3 - 147.
C O U R T A IL L A C N., 1 998. M a îtris e du c y c le de l'a z o te dans le système v e rtis o l- canne à sucre. Conséquences sur la gestion des p a rc e lle s . Thèse de d o c to r a t, Ensaia Nancy, France, 220 p.
Les te c h n iq u e s co nse illée s p o u r le m aintien de la structure du sol sont les suivantes :
- pratiquer un travail du sol en surfa ce, entre les cycles de c u ltu re (qui p o u r r a i t ê tre c o m b i n é a v e c un enfouissement de l'engrais) ;
- enfouir les pailles avant plantation (ce qui perm et aussi d 'e n tre te n ir le pool d'azote du sol) ;
COURTAILLAC N., BARAN R., OLIVER R., CASABIANCA H., GANRY F., 1998. Efficiency of nitrogen fertilizer in the sugarcane-vertisol system in Guadeloupe according to growth and ratoon age o f the cane. N u trie n t C y c lin g in Agrosystems 52 : 9-17.
G U IL L A U M E P., 1 993. D é te rm in a tio n d 'un o p tim u m éco n om iq u e d 'u tilis a tio n des ressources en eau sur canne à sucre. Cirad Guadeloupe, 32 pages + annexes.
G U I L L A U M E P., 1 9 9 8 . A n a ly s e t r id i m e n s io n n e l l e d ir e c t e de la p o r o s ité structurale de vertisols. Relations entre formes
- u tilis e r des te c h n iq u e s fa vorisant l'activité biologique (racinaire, m icro bienne et fongique), génératrice d'une porosité structurale stable (trous de vers, cavité des hyphes de c h a m p i gnons). Le sol, mieux structuré, possé derait une réserve en eau et en air plus im portante, ce qui serait bénéfique pour les cannes et la d yna m iqu e de l'azote (COURTAILLAC et al., 1998).
e t f o n c t i o n n e m e n t h y d r iq u e . T hèse de doctorat, Agro-Montpellier, France, 146 p.
G U IL L A U M E P., C A B ID O C H E Y .-M ., 1999. Stratégies de gestion des irrigations sur les vertisols de G uade lo u p e . A g ric u ltu re et développement 24 : 132-140.
O Z IE R -L A F O N T A IN E H ., 1 9 9 2 . D is p o n ib ilité de l'eau dans un système « sol a r g ile u x g o n f l a n t - c a n n e à s u c re - a tm o s - p h è re ». A p p l i c a t i o n à la r e c h e r c h e d 'in d ic a t e u r de l'é ta t h y d riq u e . Thèse de doctorat, lna-pg, Paris, France, 142 p.
Résumé...Abstract...Resumen
N. COURTAILLAC — Influence de l'état hydrique
des vertisols de Guadeloupe sur la nutrition azotée et le rendement de la canne à sucre.
L'em ploi d 'u ré e m arqu ée, com biné à des diagnostics foliaires, a permis d'étudier la nutrition azotée de canne à sucre cultivée sur vertisols en Guadeloupe. Les quantités d'azote, provenant de l'engrais, et utilisées par la canne sont faibles (moins de 2 5 % des quantités apportées). La n u t r it io n a z o t é e de la c a n n e est d é p e n d a n t e du fonctionnement hydrique du vertisol. Pour les repousses successives, la nutrition sera d'au tant meilleure que le volume de la porosité structurale du sol est préservé. Le recours à une plante test, le maïs, a permis de confirmer la tendance à une dégradation du milieu après plusieurs a n n é e s de c u ltu re de la c a n n e . Les c o n d itio n s qui favorisent le m aintien de la fertilité sont discutées en t e r m e s de p r a tiq u e s c u ltu ra le s et de m o de s de fertilisation.
Mots-clés : G u a d e lo u p e , canne à sucre, Saccharum , vertisol, engrais azoté, alimentation hydrique.
N. COURTAILLAC — Impact of the water status of
vertisols in Guadeloupe on sugarcane nitrogen nutrition and yields.
Labelled urea, combined with leaf analyses, was used to study nitrogen nutrition in sugarcane grown on vertisols in G uadeloupe. The amounts of nitrogen supplied by the fertilizer and used by the sugarcane were low (under 25% of the quantities applied). Sugarcane nitrogen nutrition proved to depend on water circulation in the vertisol. For successive ratoons, nutrition was be tte r the more the structural porosity of the soil was preserved. A lest plant, m a iz e , w as used to c o n firm the te n d e n c y to w a rd s d e g r a d a tio n o f the m e d iu m a f t e r s e v e ra l y e a rs of sugarcane. The conditions favouring fertility maintenance are discussed in terms of crop practices and fertilization methods.
Keywords: Guadeloupe, sugarcane, Saccharum, vertisol, nitrogen fertilizer, water supply
N. COURTAILLAC — Influencia de estado hidrico de
los vertisoles en Guadalupe sobre la nutrición nitrogenada y el rendimiento de la caña de azúcar.
El empleo de urea marcada, combinado con diagnósticos foliares ha permitido estudiar la nutrición nitrogenada de caña de azúcar cultivada en vertisoles de Guadalupe. Las cantidades de nitrógeno, procedentes del fertilizante, y utilizadas por la caña son bajas (menos del 25% de las cantidades aportadas). La nutrición nitrogenada de la caña depende del funcionamiento hidrico del vertisol. En los sucesivos re brote s , la nu trición será m e jo r si se conserva el volumen de la porosidad estructural del suelo. El recurso a una planta test, el maiz, permitió confirmar la tendencia a una degradación del medio tras varios años de cu ltivo de cañ a. Se discuten las condiciones que favorecen el mantenimiento de la fertilidad en términos de prácticas de cultivo y de modos de fertilización. Palabras clave: Guadalupe, caña de azúcar, Saccharum, vertisol, fertilizante nitrogenado, alimentación hidrica.
