Questions de recherche à résoudre pour une relance durable des productions en zone cotonnière

z

La Relance Durable des

Productions

en

Zone

Cotonnière : Outils &

Stratégies.

Questions de recherche à résoudre pour

une relance durable des productions en

zone cotonnière.

Michel CRETENET CIRAD-PERSYST

• La relance: dans quels contextes, pour quels enjeux ...

• Constats, diagnostics et "nature" des questions adressées à la recherche, dans les domaines:

– Changement Climatique et Fertilité du Sol

– Protection des cultures et question variétale (Pierre Silvie)

• Éléments de réponse disponibles et questions en suspens, axes stratégiques de recherche

La recherche comme outil et élément de stratégie pour relancer durablement les productions en Afrique

• Savanes boisées, cultures pluviales

• coton principale culture de rente en rotation avec

des cultures vivrières,

• parcellaire ± dispersé, (blocs , campements)

• agriculture familiale (≠ "commercial farmers")

Traits communs aux exploitations cotonnières d'Afrique de l'Ouest et du Centre:

Evolution parallèle de la production de coton et de céréales en Afrique de l'Ouest

La fonction "motrice" de la culture cotonnière

•

Echelle paysan

o

Intensification

– Culture attelée – Crédit campagne – Intrants (semences, engrais, insecticides) o

Garantie

– des prix – du marché o

Sécurité alimentaire

•

Échelle nationale

- PIB, devises - Emplois (industrie, transport ...)

•

Echelle terroir villageois

– Pistes, – Groupements de producteurs – Forgerons – Écoles, dispensaires, puits ...

Le paradigme de la culture cotonnière "locomotive" du développement s'est imposé … devra t'on changer de paradigme pour répondre aux enjeux ?

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 50 000 100 000 150 000 200 000 250 000 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 kg ha-1 ha

Baisse des superficies traduit un désintérêt pour la culture cotonnière. Baisse des rendements interpelle la recherche en terme de diagnostic / fertilité des sols et changement climatique.

Les poids relatifs des surfaces et des rendements dans l'évolution de la production au Nord Cameroun

Prix relatifs des intrants et du coton graine au Burkina. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 kg coton graine engrais insecticides Σ intrants Source INERA

Flambée récente des prix des produits de base Indices des prix par secteur (Jan. 2002 = 100)

Source ICAC (L. Goreux 12/2008)

50 100 150 200 750 950 1150 1350 1550 1750 1950 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 engr ais kg ha -1 Coton gr aine kg ha -1

Une tendance générale à la baisse des rendements depuis 1985, malgré une augmentation des doses d'engrais appliquées à partir de 1996.

y = -7.0 x + 15184 r² = 0.13

1 2

Evolution des rendements et des quantités d'engrais "utilisés" au Nord Cameroun

La fertilisation minérale a des répercussions sur le rendement:

• immédiates correspondant à la réponse la réponse des cultures aux engrais; • à plus long terme sur la capacité de réponse du sol ("mémoire du sol") ?

r = 0.69 r=0.60 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 100 120 140 160 180 200 220 Coton gr aine kg ha -1 engrais kg ha-1 1986/1996 1997/2005

Effet "mémoire du sol" ?

Significatif P 0.004 1

Série temporelle normalisée d'"anomalies" des pluies du mois de juin sur la période 1970-2003 dans la zone SODECOTON.

Source : thèse M. Bella Medjo : Analyse multi-échelles de la variabilité pluviométrique au Cameroun et ses conséquences sur les rendements du coton.

60 % 20 %

93 94 95 96 97 98 99 00 01 03 R² = 0.69 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

27-mai 01-juin 06-juin 11-juin 16-juin 21-juin 26-juin 01-juil. 06-juil.

coton graine kg ha

-1

Démarrage de la saison des pluies et rendements Zone Sodecoton 1993 - 2003

Source : thèse M. Bella Medjo : Analyse multi-échelles de la variabilité pluviométrique au Cameroun et ses conséquences sur les rendements du coton.

Ces constats conduisent à poser les questions suivantes:

• dans le domaine de la fertilité des sols et de la fertilisation des cultures:

o nature des déficiences minérales (efficience des engrais / formules) ?

o ∃ "mémoire" des sols ? Nature ?

• dans le domaine du changement climatique:

o ∃ mesures susceptibles de "tamponner" les conséquences du caractère

"erratique" du démarrage de la saison des pluies ?

o nature d'éventuelles autres variables impliquées dans le changement

climatique ?

Quels sont les éléments de réponse disponibles ?

K Mg

Symptômes des déficiences minérales affectant l'ensemble des anciens bassins cotonniers d'Afrique de l'Ouest

Région Village Potassium % Magnésium % FANA Zanguéna 46 15 Baou Foulala 33 33 KOUTIALA Mamarila 67 47 M'Pelogosso 44 100 SIKASSO Bamadougou 40 30 Fantéréla 22 11 Kolokoba 11 0 BOUGOUNI Ouré 63 0 Kara 38 0 Ouroun 25 0 KITA Dignangué 42 33 Balandougou 40 20

Enquête réalisée au Mali en 2004. Fréquence des symptômes de déficience.

Objets

kg/ha coton

FV

₁₃₃₈

FV+K

₁₃₂₀

FV+K+Mg

₁₄₂₃

FV+K+Mg+Ca

₁₆₉₂

250 tests dans le Nord et l'Extrême Nord

Tests de correction des déficiences minérales en parcelles paysannes en 2006 au Cameroun.

Aplahoué - Bénin

Rendements %

"Mémoire du Sol"

FM + Restitution des résidus + Paillage (10T/ha)

FM + RR + P

# 600 kg ha-1

#600 kg ha-1

# 1000 kg ha-1

"phase de régénération"

Minéralisation et contribution à la CEC de la MOS, fonctions retenues dans la recherche des causes du phénomène d'hystérésis.

Maïs 2026 kg/ha Coton 481 kg/ha Maïs 2361 kg/ha Coton 986 kg/ha Maïs 3228 kg/ha Coton 2069 kg/ha 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 F0 F1 F0 F1 F0 F1 résidus exportés résidus restitués res.rest.+ pailles

MOS%

rendement kg/ha

Système de culture et matière organique du sol. Aplahoué Bénin – Fin de la phase "épuisement"

mais 72-80 coton 72-80 moy 0-30 cm

n=7 n=34 n=66 n=31 n=6 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 100 200 300 400 500 600 Coton gr aine kg ha -1 engrais kg ha-1

Courbes de réponse aux engrais (Garoua).

Fertilité

du sol

-+

Le rendement est considéré comme indicateur du niveau de fertilité du sol

Trois paramètres caractérisent la courbe de réponse :

• L'ordonnée à l'origine (fertilité du sol)

• L'asymptote (potentiel de production)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 Coton gr aine kg ha-1 MOS %

MOS et paramètres de la courbe de réponse

• POTENTIEL PRODUCTION

• FERTILITE SOL (Témoin)

• EFFICIENCE ENGRAIS

La matière organique du sol est fortement corrélée avec ces 3 paramètres:

• Relation linéaire avec la fertilité du sol (ordonnée à l'origine)

• Relation du second degré avec le potentiel de production

• Avec l'efficience de l'engrais plus faible pour les sols les moins et les plus

0.52 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 MOS % kg ha -1 coton graine m oy enne mobile 3 ans Année

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 kg ha -1 engrais m oy enne mobile 3 ans kg ha -1 coton g raine m oy enne mobile 3 ans Année

y = 6.0254e4.5613x r² = 0.98 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 N kg ha -1 engrais kg ha -1 MOS %

Composante organique de la CEC y = 5.38x + 0.36 R2 = 0.79 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 C g.100g -1 CEC (cmol c .kg -1 ) Source : H. Guibert

CEC et garniture cationique déterminent la nutrition minérale des cultures (Garoua)

MOS % 0.54 0.63 0.81

CEC meq/100g 1.56 2.04 3.71

Coton kg/ha 1358 1631 1881

pH 5.4 5.9 5.7 6.3 5.9 6.7

"qualité" de la garniture cationique de la CEC

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 0.05 0.1 0.15 0.2 kg/ha coton K éch. meq/100g Al<0.01 Al=0.02 Al=0.03 AL=0.04 Al=0.05

0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 CO 2 équivalent Tha-1 engrais kg ha-1 biomass compartment soil compartment

Séquestration Csol grâce aux engrais 6% Récolte CO₂ Matière Organique Sol 15‐35 TC ha‐1 Minéralisation MOS photosynthèse Humification  15‐40% Résidus de récolte CO₂ Travail du sol Variétés Cultures dérobées Cultures associées Systèmes  agro‐sylvo‐ pastoraux fertilisation 2.5-3.5 TC ha-1

Dans le domaine du changement climatique:

• Aléas pluviométriques accrus (fréquence, amplitude)

– "Risque technique", "risque économique", vulnérabilité

– Réponse spécifique des cultures à ces aléas.

• Stratégie "anti-risques":

– Anticiper les impacts des changements attendus

• Caractériser les interactions Génotype * Environnement * SdC

• Modéliser "fonctionnement agronomique" des cultures

Evaluation du risque selon l'itinéraire technique: 0.90 0.72 Par exemple 0.66 0.60

Règles de décision et risques associés. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Coton graine (kg/ha)

ITK référence RDD_N (8/08)

RDD_N+RDD_PP (15/08)

0.66 0.80

Pr: probabilité de "dépassement" d'un objectif de production fixé

Risques selon le rendement seuil et les règles de décision :

probabilité de dépasser le seuil

seuil RS DR1 DR1+DR2 RS+N+PP 1600 kg/ha 0.54 0.57 0.65 0.81 1500 kg/ha 0.60 0.66 0.80 0.90 1400 kg/ha 0.63 0.76 0.87 0.97

+

-+

-Risque = 1- Pr

Coûts supplémentaires associés aux différentes stratégies de conduite de la culture :

RS DR1 DR1+DR2 RS+N+PP

Risque/stratégie + + + -

-Coûts associés 0 0.30N 0.30N+0.38I N+I

N coût de l'apport complémentaire azote I coût de la protection renforcée

En guise de conclusions:

• Questions de recherche "amont" :

– Hystérésis / réhabilitation des sols

– Modélisation plante / élaboration de règles de décision

• Questions R&D :

– Entretien du statut organique des sols:

• Correction déficiences – amendements Ca Mg

• Restitution paillage - fumure organique

• Maximisation production biomasses (associations, cultures dérobées, plantes de couverture …)

• Cycles alternés capitalisation / valorisation Csol (SCV, jachères améliorées, travail minimum / minimisation minéralisation)

Qq4 Q4 Q2+Q3 Q1 Qq1 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 100 200 300 400 500 600 fertiliser kg ha-1 Seed-cotton kg ha-1

SOM mineralisation as contribution of the "without fertiliser" seed-cotton yields

‐350 ‐250 ‐150 ‐50

MOS % 0.90 0.76 0.660.59 0.55

Essai "Organo-Minéral" N'Tarla (Mali)

(moyennes mobiles des rendements coton / 3 séries)

0 5 10 15 20 25 30 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 T /h a C ( 0 -40 cm) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 c ot on gr a ine ( k g/ha ) sol_FO sol_FM FO FM

Rendements et MOS

Modèles empiriques

Essais Longue Durée

0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 0 500 1000 1500 2000 2500 coton kg/ha M O S ( 0-30 cm ) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 M O S ( 0 -40) cm N'Tarla Aplahoué 1 T coton 0.2 % MOS

Éléments kg/ha

P

₂

O

₅

K

₂

O MgO

CaO

mobilisations

25-40 70-100 30-45 100-130

exportations¹

20-30 40-60 15-25 35-45

engrais 100kg

10-20 15 0 10-20

"mobilisables"

#40 #100 #150 > 1000

¹ Tiges et coton graine

Atelier ESA Maroua

Essais "acidification".

(Cameroun)

Année 1

coton

maïs

sorgho

FV

1329

3100

725

FN

1413

2908

795

Acidification Béhéké (RCI)

82 83 84 85 86 87 FV 10.18.18 + urée 1175 338 227 pH 4.7 139 60 pH 4.3 290 330* FN "neutre" 1471 635 655 pH 4.9 440 410 pH 4.9 552 1120* FV + dolomie + chaux 1505 653 771 pH 5.0 484 680 pH 4.9 927 1382*

Minéralisation de l'azote organique J J A S O N Zone de lixiviation Offre Horizon 0-20 cm Horizon 20-40 cm 15 50 Kg N ha Kg N ha 100 30 Demande Mobilisation cotonnier