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Lutte antiérosive

Thème 3. Aspects agronomiques de la Gestion conservatoire de l'eau et des sols

Le soja : une option pour rassasier les sols et les fermiers au Kenya

Isabelle Vandeplas, Bernard Vanlauwe, Deckers Joseph et Merckx Roel

Résumé

La dégradation des sols et la baisse de leur fertilité sont des facteurs critiques pour la sécurité alimentaire en Afrique sub-saharienne. Les systèmes de productions basés sur des monocultures pures et exigeantes, comme le maïs, font partie des causes de ce problème. Les systèmes de rotations de maïs avec du soja, offrent de la nourriture humaine de qualité à court terme et nourrit le sol offrant des avantages à long terme. L’étude fut conduite au sud-ouest du Kenya, dans la région de Migori de 2006 à 2008. Le rendement des systèmes de rotation de soya et maïs fut comparé avec celui du maïs en monoculture, fertilisé ou non. Le soya fut planté en courtes saisons et fertilisé ou non avec des engrais minéraux et organiques. Le maïs fut planté en longues saisons seul ou en association avec des haricots ou du soya. La production en graines de maïs en longue saison du maïs non-fertilisé en rotation était comparable à celle du maïs fertilisé en monoculture et 30 % plus élevé que celle du maïs en monoculture non-fertilisé en 2007, 90 % en 2008. Vu qu’une autre variété de maïs fut utilisé à la demande des fermiers pendant les 2 années, nous ne pouvons pas tirer de conclussions définitives sur cette augmentation. L’impact de la fertilisation du soja précédent sur le rendement du maïs suivant n’était visible que pour le soja fertilisé d’une combinaison minéral + organique d’engrais, comme ½ DAP et ½ fumier ou ½ cendres et ½ fumier. Cette dernière étant facilement accessible aux fermiers. L’association de haricots diminuait légèrement les récoltes de maïs mais était économiquement plus intéressant et permet de partager les risques. Le soja en association ne diminuait pas les récoltes de maïs mais n’était pas très productif en graines de soja. Des rotations de soja permettent donc aux fermiers d’améliorer la qualité de leurs sols et de non-seulement de produire la même quantité totale de maïs par année en une seule saison, mais de plus de produire des graines de soja riches en protéines.

Texte intégral

1 Introduction

1La dégradation des sols et la baisse de leur fertilité sont des facteurs critiques pour la sécurité alimentaire en Afrique Sub-saharienne. La pauvreté en est une des causes, car les petits producteurs n’ont pas le temps, les ressources ou les connaissances nécessaires pour remplacer les substances nutritives prélevées des sols lors des récoltes, ce qui se traduit par un déséquilibre négatif en substances nutritives. Aggravé encore par l’érosion rapide de ces sols fragiles pauvres en matières organiques, il est estimé que 60-100 kg d’azote (N), phosphate (P) et potassium (K) sont perdus par hectare chaque année (Stoorvogel et Smaling, 1990). De plus, la diminution de matière organique dans le sol à la suite de l’absence de jachère est estimée à approximativement 4 % par année (Sanginga, 2003). Il est urgent de restaurer cet équilibre pour redresser la productivité et la qualité des terres à long terme et ainsi aider les petits producteurs à sortir du cercle vicieux de la pauvreté. Pour ce faire, il est important d’augmenter non seulement l’apport de substances nutritives (engrais minéraux) mais aussi d’ajouter de la matière organique aux sols. Celle-ci permet d’améliorer la capacité de stockage des substances nutritives et d’eau dans le sol, de réduire la fixation de phosphate et de réduire l’apparition de certaines pestes et maladies, et de stabiliser les sols (Vanlauwe, 2002).

2Depuis 1920, la recherche en fertilité des sols s’est concentrée sur le potentiel de légumineuses comme le pois mascate (Mucuna pruriens) à récupérer les sols (Giller, 2001 ; Versteeg et al., 1998). Ces plantes fixent plus de 100 kg N ha-1 d’azote de l’atmosphère en seulement 6 mois, retourné ensuite à la terre sous forme de biomasse. Néanmoins, l’adoption reste difficile pour les fermiers les plus pauvres car elle implique de sacrifier une partie de leur terre pour y planter une plante non-comestible (Sanginga et al., 2003 ; Versteeg et al., 1998). Malgré la baisse de la production de leurs terres, les technologies pour améliorer les sols ne sont pas la priorité des fermiers, mais plutôt celles qui leur apportent une bonne production alimentaire et source de revenus pour une main d’œuvre limitée (Snapp and Silim, 2002). Au début des années 70, l’IITA (International Institute for Tropical Agriculture, CGIAR) proposa donc de substituer ceux-ci par des légumineuses à graines comestibles, comme le soja. Le soja offre des graines riches en protéines de haute qualité comme source de nutrition équilibrée en plus de fixer l’azote de l’atmosphère. Bien que moins efficace en amélioration des sols que le pois mascate, car une partie de l’azote fixée est exportée du système sous forme de graines, le soja a été facilement accepté et apprécié par les fermiers dans plusieurs pays, comme le Nigeria, le Zimbabwe (Chianu et al, 2008 ; FAO, 2009b ; Mpepereki and Pompi, 2003). Il y a eu un impact significatif en amélioration de la nutrition, augmentation des ressources financières, du capital humain, du bien matériel, et de l’équité sociale au sien des communautés (Sanginga et al., 1999). Les variétés de soja « promiscue à double-but » sont capables de fixer de l’azote avec des rhizobes non-spécifiques pour éviter la nécessité d’inoculer les sols. De plus, elles produisent non-seulement de bonnes récoltes de graines, offrant de la nourriture de qualité riche en protéines, mais aussi de bonnes quantités de biomasse, pour mieux nourrir les sols (Sanginga et al, 1996). Certaines variétés fixent peuvent produire jusqu’à 2.5 tonnes de graines, 2.5-3 tonnes de biomasse et de fixer 44 to 103 kg N ha-1 par année (Sanginga et al., 2003). Les rotations de ce type de soja et de maïs ont démontré pouvoir augmenter les récoltes de maïs d’1.2 à 2.3 fois comparé au maïs en monoculture (Carsky et al., 1997 ; Sanginga et al., 2003). Une mesure supplémentaire pour protéger le sol de l’impact de la pluie est de totalement couvrir la surface du sol en plantant une association dans le maïs. Les légumineuses comme le soja (Glycine max) et les haricots sont de bonnes associations car ils ne forment pas de compétition trop intense avec le maïs. Pour les fermiers, les associations offrent l’avantage additionnel d’offrir un tampon supplémentaire contre la malnutrition en cas de mauvaises récoltes (Snapp and Silim, 2002).

3La région de Migori, au relief vallonné, se trouve au sud-ouest du Kenya. 70 % des terres sont considérées arables, mais les sols sont pauvres en fertilité et peu profonds (Migori District Development Plan 2002-2008). De plus, l’érosion est un réel problème à la suite de l’exploitation agricole ainsi que la déforestation des monts suite à la grande demande en bois. Il est urgent de préserver la couche de sol encore présente, ainsi que d’améliorer la fertilité des sols. Néanmoins, il est crucial de faire cela avec un minimum de ressources, car 48 % de la population qui y vit en dessous du seuil de pauvreté (Central Bureau of Statistics, 2003). L’accès aux engrais minéraux est limité à la suite du transport en commun restreint et couteux, accentué par les prix des engrais qui ont presque triplé de mi-2007 à fin 2008 (IFDC, 2008 ; YARA International, 2009).

4Nous avons pour cela aménagé des expérimentations de rotation de soja de type promiscue à double-but avec du maïs, pour analyser l’éventuel augmentation des récoltes de maïs en rotation. De plus, nous avons analysé l’impact d’associations de haricots, l’association traditionnelle dans la région, ou de soja dans ce système sur la productivité du maïs.

2 Matériel et Méthode

2.1 Description de la région

5La recherche s’est déroulée dans la région de Migori, au Sud-ouest du Kenya (13°60’E - 0°46’S à 34°32’E - 1°02’S), vallonnée de 1135 à 1700m d’altitude. Les sols typiques y sont les Plinthosols, Cambisols, Acrisols sur un sous-sol de granite et Vertisols situés sur des intercalations de porphyrie et d’amphibolites (Custers and Deckers, 2007). La profondeur des sols y est limitée à la suite d’une couche de plinthite qui se situe à certains endroits à seulement 40 cm de profondeur. Seuls les sols stables, sur les situations plateaux ou dans les vallons moins exprimés, atteignent une profondeur de 1 à 1.5 mètres (Custers and Deckers, 2007). Le climat tropical (18-32° C toute l’année) permet deux productions par an, pendant la longue saison des pluies (700-900mm) de févier à juillet et la courte saison de septembre à décembre (400-600mm) (Jaetzold and Schmidt, 1982). Le maïs est l’alimentation de base dans la région et les fermiers comptent surtout sur la longue saison de pluies pour en assurer la production. Pour cela, nous avons choisi de planter du soja en septembre pendant les courtes saisons et le maïs en mars pendant les longues saisons. La canne à sucre et le tabac sont les sources majeures de revenus des fermiers (Migori District Development Plan 2002-2008).

Figure 1 : Localisation des 7 zones de la coopérative de soja ainsi que les 11 champs utilisés dans l’expérimentation de rotation en 2007. Zone centrale : Bware (C Bw), Korondo (C Ko), Mukuyu (C Mu) ; zone de Kakmasia : Ogango (K Og), Nyangaya (K Ng), Nyakuru (K Nk), Oboke (K Ob) ; zone d’Osogo : Nyamage (O Ny), Osogo (O Os) ; zone de Rayudhi : Bonda (R Bo) et Wasio (R Wa)

2.2 Dispositif expérimental et traitements

6Le choix des champs, des traitements, des sujets d’expérimentation ont été fait en collaboration avec les fermiers de quatre des sept zones d’activités de la coopérative « Uriri Farmer Cooperative Society » (Figure 1), Kakmasia, Central, Rayudhi et Osogo. Pendant la première année, l’expérimentation a été conduite sur 11 champs. En 2008, l’expérimentation fût continuée sur 5 champs restant. Les champs étaient composés de 16 à 25 parcelles, de 8 x 8 m à 10 x 10m, dépendant de la taille du champ mit à disposition par le fermier. Les traitements consistaient de rotations de soya pendant les saisons courtes et de maïs pendant les saisons longues, ou de monoculture de maïs.

7Pendant les saisons courtes de 2006 et 2007, 2 des parcelles étaient plantés de maïs non-fertilisé de la variété Kenya Seed Hybrid H513 à 25cm x 75 cm de densité pour servir de référence pour les rotations (Tableau 1). Une parcelle était plantée en 2006 de soja de la variété locale Nyala et en 2007 de la variété TGx 1448-2E (SB20), tous deux sans engrais. Les autres consistaient de soja de la variété Namsoy à 5cm x 45cm de densité, fertilisé de 20kg P ha-1 ou non. Les traitements pour le soja Namsoy étaient 1) non fertilise ; 2) di-ammonium phosphate (DAP) ; 3) ½ DAP et ½ fumier ; 4) fumier ; 5) cendres ; 6) ½ cendres et ½ fumier. En 2007, le traitement de cendres (5) a été exclu. Plus de détails sont disponibles dans Vandeplas et al. (soumis). Les résidus de soja étaient partiellement retournés dans les champs.

Tableau 1 : Traitements secondaires de rotation de soja et maïs, planté seul ou en association/(-) = sans engrais/(+) = maïs fertilisé : application de DAP (20kg P et 20 N ha-1) en plantant et d’urée (46 kg ha-1 N) à 2 semaines après planter/DAP, fumier, et cendres appliquées sur le soja au moment de planter (20kg P)/(n) = nombre de champs/CS = courte saison, de septembre à décembre, LS = longue saison, de mars à juillet

Tableau 1 : Traitements secondaires de rotation de soja et maïs, planté seul ou en association/(-) = sans engrais/(+) = maïs fertilisé : application de DAP (20kg P et 20 N ha-1) en plantant et d’urée (46 kg ha-1 N) à 2 semaines après planter/DAP, fumier, et cendres appliquées sur le soja au moment de planter (20kg P)/(n) = nombre de champs/CS = courte saison, de septembre à décembre, LS = longue saison, de mars à juillet

8Pendant les saisons longues, le champ entier était planté de maïs à 25cm x 75cm, de la variété Kenya Seed Hybrid H513 en 2007 et à la demande des fermiers d’une variété locale en 2008. Vu que peu d’entre eux utilisent le maïs hybride, ils trouvaient les expérimentations peu représentatives. Une des parcelles servant de référence pour le maïs en monoculture, a reçu 20kg P et 20 N ha-1 sous forme de DAP en plantant et 46 kg ha-1 N sous forme d’urée à 2 semaines après plantation. Il en résulte donc trois traitements principaux de maïs : le maïs en monoculture sans engrais « Maïs (-) => Maïs (-) », le maïs en monoculture fertilisé de 20kg P ha-1 et 66kg N ha-1 pendant les longes saisons de pluies seulement « Maïs (-) => Maïs (+) » et du maïs non fertilisé en rotation avec du soja « Nams (-) => Maïs (-) », de variété Namsoy, Nyala ou SB20. En demande des fermiers, les parcelles de rotation soja-maïs ont été divisées en deux demi-parcelles. La moitié supérieure plantée avec seulement du maïs, la moitié inférieure en association avec une variété locale d’haricots en 2007 et avec du soja en 2008 à raison d’une graine de haricot ou soja entre chaque 2 plants de maïs dans les rangs.

2.3 Collecte et analyse des données des récoltes

9Les récoltes de grains et de biomasse maïs, soja et haricots ont été effectuées sur les demi-parcelles et analysés séparément pour le maïs seul et en association. Dans chaque demi-parcelle le nombre de chaque plante a été compté le jour de la récolte ainsi que le nombre de parasites Striga. L’analyse des rendements en grains et paille a été effectuée en REML avec la procédure MIXED de SAS, ségrégée par année (SAS, 2004). La séparation des moyennes a été effectuée avec le test de Tukey-Kramer au seuil de 5 %. La première analyse inclut comme seul paramètre du modèle le traitement complet du cycle de la rotation et concerne seulement les parcelles de maïs planté seul, précédés par du maïs ou soja (Nyala, SB20 et Namsoy) non fertilisé (Tableau 1). La seconde analyse concernait seulement le maïs en rotation, seul ou en association, précédé par le soya Namsoy sous différents engrais. L’analyse comprend les paramètres « engrais », « association », et « engrais * association ». Les covariants utilises dans le modèle incluent deux facteurs qui relatent de la chimie et texture des sols crées par analyse en composantes principales (ACP) qui tiennent en compte 74% de la variabilité totale des caractéristiques des sols.

10Le temps de travail nécessaire à la production du soja et du maïs a été mesuré dans les champs durant les expérimentations. Le coût des engrais et le prix de vente des grains ont été collectés dans les marchés locaux et auprès des fermiers. Le prix de la main d’oeuvre a été demandé aux fermiers pour différents moments de l’année. Ces prix ont été utilisés pour une analyse de coût et de profit, basée sur les récoltes du deuxième cycle de rotation (CIMMYT, 1988).

11Une réunion a été organisée avec les fermiers pendant la croissance du maïs en 2007 et 2008, dans chaque zone d’expérimentation. Pendant cette journée les fermiers techniciens ont expliqué le dispositif expérimental et les traitements différents à leurs voisins. Les fermiers ont ensuite voté avec des cartons de votes dans des boites, pour le traitement qu’ils trouvaient le meilleur, le pire ou moyen : le maïs en monoculture sans engrais « Maïs (-) => Maïs (-) », le maïs en monoculture fertilisé de 20kg P ha-1 et 66kg N ha-1 pendant les longues saisons de pluies seulement « Maïs (-) => Maïs (+) » ou le maïs non fertilisé en rotation avec du soja « Nams (-) => Maïs (-) » Des cartons de couleurs différentes étaient utilisés pour les hommes âgés, les jeunes hommes et les femmes. Les votes ont été analysés visuellement, utilisant des moyennes de votes par groupe de genre et par zone. Pour l’analyse statistique, les votes de « pire traitement » ont reçu une valeur « -1 », les votes de « meilleur traitement » une valeur « +1 », et ont été analysé avec le procédure MIXED de SAS, avec comme covariant le « champ dans lequel le vote a été effectué », et comme paramètres : « traitement de rotation », « traitement de rotation* genre/âge de la personne », « traitement de rotation* zone d’origine de la personne » ; « traitement de rotation * année du vote ».

2.4 Analyses des sols et du climat dans les champs d’expérimentation

12Les sols dans les sites expérimentaux consistaient en plusieurs Plinthosols, quelques Acrisols, et des sols associés, tous de caractéristique Magniferrique, plusieurs Pisolitiques et Plinthique, et la majorité peu profonds. Les sols de 0-15 cm de profondeur étaient composés de limon, allant du limon sablonneux à argileux (Tableau 2). Les analyses ont été effectuées selon les procédures de routine du TSBF-CIAT (Anderson and Ingram, 1993 ; Olsen et al., 1954 ; Bouyoucous, 1951). Avant les expérimentations, les sols contenaient entre 0.76 et 1.41 mg N kg-1 et moins de 10 mg P kg-1 dans la majorité des champs.

Tableau 2 : Caractéristiques chimiques des sols de surface (0-15cm), texture et classe WRD des sites d’expérimentation (adapté de Vandeplas et al, soumis)

Tableau 2 : Caractéristiques chimiques des sols de surface (0-15cm), texture et classe WRD des sites d’expérimentation (adapté de Vandeplas et al, soumis)

* Soil Survey Staff USDA, 2006 // ** IUSS Working Group WRB. 2006 // *** Custers et Deckers, 2007

13Les pluies des deux saisons de maïs étaient problématiques. En 2007, il y a eu une période de sècheresse en juin (pluie < ET°), ainsi qu’un surplus de pluies au moment de la récolte en juillet (Figure 2). En 2008, Les pluies des champs situés plus au Nord (zone de Kakmasia : K Ob, K Nk, K Ng) on eu une saison avec peu de pluies, et avec exception du mois de mai, un déficit d’eau chaque mois (pluie < ET°). Les autres ont subi un manque de pluies en juin. Le programme de simulation de récoltes AQUACROP (FAO, 2009a) a été utilisé pour évaluer si la variation des pluies en 2007 et 2008 avait un impact différent sur les récoltes de maïs pendant ses deux années. Les paramètres du maïs et des sols de référence du programme ont été ajustés par des valeurs indicatives de fertilité des sols, profondeur des sols et phénologie. La simulation AQUACROP indique une perte de récoltes similaire due aux pluies de 2007 et 2008.

Figure 2 : Pluviosité et évapotranspiration dans les sites expérimentaux de 2006 à 2008, avec indication des saisons de soja et de maïs

14En 2007, deux des 11 champs n’ont pas produit de maïs. Dans le champ d’Ogango (K Og) le maïs ne poussa pas à la suite d’eau de pluie stagnante en début de saison sur le Leptosol peu profond (10cm). Dans le champ de Nyangaya (K Ng) le maïs fût mangé par des vaches avant d’avoir produit des graines.

3 Résultats

3.1 L’impact de la rotation sur le rendement du maïs planté seul

15Les rendements de maïs étaient en général très bas, probablement dus aux pénuries de pluies. La variété locale de maïs (2008) produit moins que la variété Hybride 513 de Kenya Seed. Le traitement de rotation a eu un impact significatif sur les récoltes de grains et paille de maïs en 2007 (Pr>F <0.0001) ainsi qu’en 2008 (Pr>F 0.0015 et <0.0001 respectivement) (Figure 3). Le rendement en grains du maïs (1277 kg ha-1 en 2007 ; 999 kg ha-1 en 2008) en monoculture fertilisé « Maïs (-) => Maïs (+) » était similaire au rendement du maïs (1212 kg ha-1 en 2007 ; 974 kg ha-1 en 2008) non-fertilisé mais précédé par le soja Namsoy « Nams (-) => Maïs (-) ». En 2007, le rendement du maïs « Maïs (-) => Maïs (+) » et « Nams (-) => Maïs (-) » était plus élevé de +/ - 300 kg ha-1 que celui du maïs en monoculture non-fertilisé « Maïs (-) => Maïs (-) ». En 2008, cette différence devint +/ - 460 kg ha-1 et statistiquement significative pour « Maïs (-) => Maïs (+) » (Adj P 0.011) et « Nams (-) => Maïs (-) » (Adj P 0.037). Les rotations avec les variétés de soja Nyala et SB20 n’offraient pas plus de récolte de maïs que « Maïs (-) => Maïs (-) ».

16En analyse statistique, l’apparition de Striga dans les parcelles semblait significativement réduite par la rotation de soya en 2008 (Pr > F 0.0002). Néanmoins, ceci était dû à une très grande différence en Striga entre les parcelles de maïs et de rotation dans le champ de Bonda (Figure 4). Il est fort possible que cette différence ait d’autres raisons que celle de la rotation.

Figure 3 : Rendements de grains et paille de maïs (kg ha-1) pendant les longues saisons de pluies de 2007 et 2008, sous les différents traitements de rotation ou de monoculture. Maïs (-)=> Maïs (-) : monoculture de maïs sans engrais ; Maïs (-)=> Maïs (+) : monoculture de maïs sans engrais pendant la courte saison et fertilisé de 20kg ha-1 P et 66kg ha-1 N en saison longue ; Nams (-)=> Maïs (-), Nyala (-)=> Maïs (-), SB20 (-)=> Maïs (-) : rotation de soja Namsoy/Nyala/SB20 en courte saison avec du maïs en longue saison sans engrais. SED = Erreur Standard de Différence entre les traitements. Les chiffres indiquent l’AdjP de la comparaison avec Maïs (-) => Maïs (-) par le test de Tukey-Kramer au seuil de 5 %.

Figure 4 : Nombre de parasites Striga par hectare dans les parcelles des traitements de rotation ou de monoculture au moment de la récolte. SED = Erreur Standard de Différence entre les traitements. Maïs (-)=> Maïs (-) : monoculture de maïs sans engrais ; Maïs (-)=> Maïs (+) : monoculture de maïs sans engrais pendant la courte saison et fertilisé de 20kg ha-1 P et 66kg ha-1 N en saison longue ; Nams (-)=> Maïs (-) : rotation de soja Namsoy en courte saison avec du maïs en longue saison sans engrais

3.2 L’impact de la fertilisation du soja précédent et de l’association

17En considérant uniquement les traitements de rotation de soya Namsoy et maïs seul ou en association on observe que les engrais utilisés pour le maïs pendant la courte saison CS 2006 n’avaient pas d’impact significatif sur le rendement de grain (Pr>F 0.6777 ;

18Figure 5) ou paille (Pr>F ; non-illustré) de maïs pendant la longue saison LS 2007. Par contre pendant le deuxième cycle de la rotation, l’application d’engrais sur le soya en CS 2007 avait un impact significatif sur le rendement de grains (Pr > F 0.0277) et de paille (Pr>F 0.0181) du maïs suivant en LR 2008. La fertilisation du soya par une combinaison d’engrais (fumier + DAP ou fumier + cendres) pendant les courtes saisons améliore le rendement du maïs suivant (

19Figure 5). Pendant les deux saisons le maïs précédé par la parcelle de soya géré par le fermier avait un rendement légèrement inférieur à celui précédé par les parcelles de soya plantées selon les distances standard 0.25 cm x 0.05 cm. Les fermiers ont commenté qu’ils préfèrent l’espacement utilisé dans les expérimentations, mais que celui-ci est plus difficile à obtenir en plantant avec des bœufs.

20L’association de maïs avec des haricots pendant la LS 2007 réduit significativement le rendement de grains (Pr>F <0.0001) et de paille (Pr>F <0.0001) de maïs. L’association de maïs avec du soya Namsoy pendant la LS 2008 n’avait pas d’impact significatif sur le rendement de maïs (

Figure 5).

Figure 5).

Figure 5 : Rendement en grains de maïs (longue saisons LS de 2007 et 2008) influencé par les engrais appliqués sur le soja Namsoy précédent (pendant les courtes saisons CS de 2006 et 2007). Le maïs en LS étant planté en association (avec des haricots en 2007 et avec du soya en 2008) ou planté seul ; le soya en CS étant planté par le fermier (choix du fermier), non-fertilisé (0), fertilisé d’un engrais (1 : DAP, fumier, cendres) à 20kg P ha-1 ou d’un mélange d’engrais (2 : DAP + fumier, cendres + fumier). Ref. du fermier = une parcelle sur laquelle le fermier était libre de planter du soya Namsoy à sa façon pendant les courtes saisons. SED = Erreur Standard de Différence entre les traitements

3.3 Analyse économique et préférences des fermiers

21La production de soja est comparativement plus couteuse en main d’œuvre que la production de maïs (Figure 6, courte saison). Par contre, cet investissement supplémentaire en main d’œuvre permet d’épargner un coût bien plus élevé en engrais minéraux la saison suivante (Figure 6, longue saison : « Maïs (-) => Maïs (+) » comparé à « Soja (-) => Maïs (-) »). L’application d’engrais locaux (cendres et fumier) sur le soja pendant les saisons courtes permet, pour quelques jours de travail en plus mais sans frais d’argent supplémentaire, de produire de plus grandes quantités de grains et biomasse de soja pendant les courtes saisons (Vandeplas et al, soumis) et ainsi d’augmenter la production de maïs pendant la saison suivante (« Soja (-) => Maïs (-) » comparé à « Soja (CF) => Maïs (-) »). L’association du maïs avec des haricots ou du soja offre une opportunité pour augmenter les revenus totaux sur un même morceau de terre.

Figure 6 : Revenus de la vente des grains au marché et coût total de production en argent et en main d’œuvre pour les courtes saisons et longues saisons de monocultures ou rotations. « Maïs (-) » : maïs (sans engrais) ; « Maïs (+) » : maïs avec application de DAP et d’urée (20 kg ha-1 P et 66kg ha-1 N) ; « Maïs + S (-) » : maïs en association avec du soja (sans engrais) ; « Maïs+H (-) » : maïs en association avec des haricots (sans engrais) ; « Soja (-) » : soja Namsoy (sans engrais) ; « Soya (CA) » : soja Namsoy fertilisé avec 10kg P de cendres et 10kg P de fumier. Les résultats sont basés sur les récoltes de maïs de variété locale en 2008. Le prix du marché de 2008 a été utilisé pour l’achat des engrais et le prix de vente du maïs et les haricots. Le prix d’achat par la coopérative a été utilisé pour le soja. Le coût de la main d’œuvre était considéré par journée de 8 heures le plus bas au moment de la récolte et le plus élevé au moment du désherbage

22Les fermiers ont un avis partagé pour l’efficacité des systèmes de rotation (Figure 7). Il n’y avait pas de différence significative entre les votes des hommes et des femmes (résultats non illustrés). La grande majorité des votes négatifs étaient données au maïs en monoculture non-fertilisé. Nombreux sont ceux qui font confiance aux engrais minéraux comme solution pour obtenir de bonnes récoltes. Néanmoins, le système de rotation de soya et maïs a obtenu légèrement plus de votes positifs que la monoculture de maïs fertilisée. Les fermiers ajoutèrent que plusieurs facteurs sont bénéfiques : premièrement la rotation en elle-même et l’introduction de N dans le sol par le soja, deuxièmement une réduction de l’apparition du Striga, troisièmement un effet dû aux résidus d’engrais appliqués sur le soja pendant les courtes saisons. Les explications des fermiers pour leurs votes négatifs pour l’engrais chimiques étaient que le DAP stimule le Striga et que l’utilisation d’engrais chimique est bénéfique pour la saison à laquelle ils sont utilisés mais réduit la récolte suivante. De plus, l’aspect financier est un problème. Des fermiers ajoutèrent que en essayant de rassembler l’argent pour les engrais minéraux il y a le risque de planter trop tardivement et donc manquer de pluies.

Figure 7 : Pourcentage des fermiers (n = 115) qui ont voté pour le traitement qu’ils trouvaient le pire ou le meilleur, en observant les plants de maïs dans les champs pendant les saisons longues en mai 2007 et juin 2008. M (-) => M (-) : monoculture de maïs sans engrais ; M (-) => M (+) : monoculture de maïs sans engrais pendant les courtes saisons mais avec application de 20 kg ha-1 P et 66 kg ha-1 N en saison longue ; S => M(-) : rotation de soja en courte saison avec du maïs en longue saison sans engrais. Les barres d’erreurs indiquent la différence standard des pourcentages de votes pendant les 5 sessions (3 en 2007 et 2 en 2008)

4 Discussion

4.1 Effet de la rotation avec le soja sur le rendement de maïs

23Les récoltes de maïs hybride Kenya Seed H513 en 2007 suivant le soja Namsoy en rotation étaient similaires à celles du maïs en monoculture fertilisé de DAP et urée (20kg P ha-1 et 66kg N ha-1) et 30 % plus élevé que les récoltes de maïs en monoculture non-fertilisé. En 2008, malgré les récoltes généralement plus basses de la variété locale, cette différence était de 90 %. Des augmentations de récoltes rapportées par d’études préalables à la suite de rotation de soja et maïs sont similaires varient d’étude en étude. Sanginga (2003) et Sanginga et al. (2000) rapportent une augmentation de 20-25 %, Carsky et al. (1997) de 80 % et Misiko (2007) de 100 %. Misiko en tire la conclusion que grâce aux rotations soja-maïs, la récolte de maïs normalement obtenue en 2 saisons peut être récoltée en une seule saison. Cette étude-ci confirme cette observation (+ 90 %) car le maïs planté en courte saison est généralement moins productif qu’en longue saison de pluies. Le soya obtenu pendant la courte saison est donc un gain net du système. Il n’y avait pas d’effet significatif de rotation avec des variétés de soja Nyala et SB20. Pour le soja Nyala, ce résultat était prévisible, car cette variété locale n’est pas promiscue. Le soja « promiscue à double bût », comme Namsoy et SB20, n’est capable de noduler effectivement avec les rhizobes indigène qu’à partir de la deuxième saison sur la même terre (Sanginga, 2003 ; Osunde et al., 2003). Un deuxième cycle de rotation avec SB20 produirait probablement plus de biomasse comme fût le cas pour le soja Namsoy (Vandeplas et al, soumis).

24L’augmentation des récoltes de maïs à la suite de la rotation au soja est partiellement due seulement à la fixation d’azote dans l’air par le soja. Des balances de N de - 8 à + 47 kg N ha-1 ont été rapportées par Sanginga et al. (1997). La balance de N après la récolte du soja n’est pas toujours positive et dépends du génotype de soja utilisé (Sanginga et al., 2003), de sa durée de croissance (Singh et al., 2003), de la présence ou non de rhizobes appropriés, de la fertilité des sols, du climat, de la gestion du champ, et de la proportion de biomasse de soja laissé sur le sol (Peoples et al., 1995). (Osunde et al., 2003) mesura une balance de N de-52 à-95 kg N ha-1 quand toutes graines et biomasse étaient exportées des champs. Dans cette étude-ci, les résidus du soja n’étaient laissés dans les champs que partiellement, pour imiter la pratique courante des fermiers. Pendant une réunion, 23 % des fermiers ont dit laisser tous les résidus dans les champs, 10 % ont dit ramener les résidus chez eux pour nourrir les animaux et 60 % ont dit laisser une partie seulement dans les champs (Vandeplas, non publié).

25D’autres effets ont donc un impact sur l’amélioration des récoltes que le retour de N par les résidus de biomasse. Premièrement, en utilisant une partie d’azote de l’atmosphère, le soja épargne le l’azote du sol (Peoples et al., 1995). L’azote présent dans les racines du soja a été estimée à 10-19 % de l’azote présent dans les parties aériennes. Elle se libère partiellement pendant la croissance devenant disponible aux associations ; partiellement pendant la décomposition (Sanginga et al., 1997 ; Abaidoo et al., 1999). La rotation permet de réduire l’apparition de mauvaises herbes (Chikoye et al., 2007), et du parasite Striga hermonthica (Carsky et al, 2000). La réduction du Striga n’était pas conclusive dans cette étude-ci à la suite du nombre limité de champs utilisés pendant l’année 2008. Il est estimé que le Striga réduit les récoltes de maïs de 80 % (Ransom et al, 1990). L’accroissement des pratiques de monoculture en Afrique Sub-saharienne, permet au parasite de se reproduire fréquemment et augmente le nombre de graines de Striga dans le sol comparé aux systèmes de rotation (Oswald and Ransom, 2001). Finalement, il est supposé que les légumineuses causent d’autres effets qui facilitent l’extraction de nutriments dans le sol par le maïs suivant (Sanginga et al., 2002).

4.2 Rendre la rotation avec le soja plus effective et accessible

26Deux options ont été testées pour rendre la rotation avec le soja plus accessible et plus bénéfique pour les fermiers : ajouter des engrais locaux (cendres + fumier, à raison de 10kg P par hectare de chaque) ou ajouter une association de soya ou haricots dans le maïs.

27La fertilisation aux engrais locaux permet aux fermiers de produire des récoltes de soja 27 %-51 % plus élevés que sans engrais et similaires à celles du soja fertilisé par des engrais minéraux (Vandeplas et al, soumis). Il était attendu que le soja fertilisé et donc ayant une récolte de grains et biomasse plus élevée pendant la courte saison, ait aussi un impact plus élevé sur le rendement du maïs suivant (Misiko, 2007 ; Ogoke et al, 2003). Néanmoins, cet impact n’était visible que pour le soja fertilisé d’une combinaison d’engrais DAP + fumier ou cendres + fumier. De tous les engrais testés en courtes saisons, les fermiers préfèrent combiner les cendres et de fumier, tous deux considérés gratuit dans la région. Combiner deux type d’engrais est un avantage car 1) il leur est plus facile de trouver de petites quantités de chaque engrais ; 2) les cendres sont plus légères que le fumier ce qui rend le travail moins laborieux ; 3) le fumier apporte un effet à long terme et une bonne rétention d’eau et les cendres apportent du pouvoir fertilisant plus rapide (Vandeplas et al, soumis).

28La plupart des fermiers de la région ont l’habitude de planter des associations de haricots dans leur maïs. Depuis le début du projet de soja, ils expérimentent l’association de soja dans le maïs (Vandeplas, non publié). L’association du maïs avec du soja n’avait pas un effet significatif sur la récolte de maïs, en permettant de produire une petite quantité supplémentaire de fèves riches en protéines sans compromettre la production de maïs, la nourriture de base. L’association maïs-soja pourrait être encore améliorée en offrant plus de place au soya, avec le système mbilimbili ou (deux-deux en Swahili : 2 rangs de maïs, 2 rangs de soja) (Woomer et al., 2004) (ou en plantant le soja avant le maïs pour éviter l’ombre (communication des fermiers). Par contre, l’association avec des haricots réduit les rendements de maïs mais offrait une plus grande production de haricots, ayant un prix élevé sur le marché. Davis et Garcia (1983) estimaient que pour chaque kilo de haricots produit en association, 1-2 kilo de maïs étaient perdus. Ici, seulement 0.8 kg de maïs étaient perdus. Du point de vue économique, nutritionnel et de modération des risques, ceci reste une option favorable pour les fermiers. D’autres études ont également trouvé qu’une association de légumineuses, lorsque plantée suffisamment espacé, ne réduit pas ou presque les récoltes de maïs (Waddington et al., 2007). Les avantages connus des associations de légumineuses incluent une maximisation de l’utilisation de l’espace (Giller, 2001), de l’eau la lumière, et des nutriments, une réduction des risques de pestes. Le fermier à Mukuyu a observé une diminution de Striga dans les parcelles en association de maïs et soya. Ces observations n’étaient visibles que dans le champ de ce fermier. Oswald et al (2002) trouva que l’association avec du soya ou des haricots réduit l’apparition de Striga seulement dans certaines conditions agro-environnementales. De par la compétition plus grande en association, les récoltes et les capacités de fixation d’azote de la légumineuse sont inférieures à celles obtenues en culture seule (Abaidoo and van Kessel, 1989). L’impact de la fixation de azote par la légumineuse sur le maïs en association est encore douté, mais au moins la diminution de compétition pour le azote du sol est visible (Giller et al., 1991 ; Giller, 2001). Néanmoins, plusieurs études démontrent une augmentation des récoltes de maïs précédés par une association de maïs et légumineuses (Jeranyama et al, 2000 ; Mupangwa et al, 2003).

5 Conclusions

29Les rotations de soya permettent d’augmenter la production de maïs de façon signifiante, de façon à produire la récolte normale de deux saisons de maïs en seulement une saison. Ce système est donc très efficace du point de vue économique et nutritionnel, offrant non seulement de plus grandes quantités de récoltes mais aussi un menu plus équilibré et riche en protéines.

30Deux systèmes ont montrées ajouter une valeur supplémentaire au système de façons facilement adoptables par les fermiers. Premièrement, en fertilisant les champs de soja avec une combinaison d’engrais minéral et organique, l’effet de la rotation augmente. En utilisant l’option de cendres + fumier, cette pratique devient fort accessible pour de nombreux fermiers. Deuxièmement, intégrer une association dans le maïs en rotation permet de produire une légumineuse supplémentaire sans perdre de récolte de maïs (quand inter plantée de soja) ou en perdant une partie du maïs (avec les haricots). Ceci augmente encore les bénéfices économiques et nutritionnels. De plus, cette pratique est commune pour les fermiers qui l’appliquent déjà dans la majorité de leurs champs.

Remerciements

31La recherché a été co-financée par une bourse de doctorat du Conseil Interuniversitaire Flamand (VLIR-UOS), par le Tropical Soil Biology and Fertility Institute (TSBF) du Centre International d’Agriculture Tropicale (CIAT), et par la Division de Soil and Water Management of the K.U. Leuven. I want to thank the farmers of the Uriri Farmer cooperative society for the fruitful collaboration. Most special thanks to Alfred Mdeizi Sagwa and Japhet Ababu Asimba without whose hard work and determination this research would not have been possible.

Bibliographie

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Table des illustrations

Légende Figure 1 : Localisation des 7 zones de la coopérative de soja ainsi que les 11 champs utilisés dans l’expérimentation de rotation en 2007. Zone centrale : Bware (C Bw), Korondo (C Ko), Mukuyu (C Mu) ; zone de Kakmasia : Ogango (K Og), Nyangaya (K Ng), Nyakuru (K Nk), Oboke (K Ob) ; zone d’Osogo : Nyamage (O Ny), Osogo (O Os) ; zone de Rayudhi : Bonda (R Bo) et Wasio (R Wa)
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Titre Tableau 1 : Traitements secondaires de rotation de soja et maïs, planté seul ou en association/(-) = sans engrais/(+) = maïs fertilisé : application de DAP (20kg P et 20 N ha-1) en plantant et d’urée (46 kg ha-1 N) à 2 semaines après planter/DAP, fumier, et cendres appliquées sur le soja au moment de planter (20kg P)/(n) = nombre de champs/CS = courte saison, de septembre à décembre, LS = longue saison, de mars à juillet
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Titre Tableau 2 : Caractéristiques chimiques des sols de surface (0-15cm), texture et classe WRD des sites d’expérimentation (adapté de Vandeplas et al, soumis)
Légende * Soil Survey Staff USDA, 2006 // ** IUSS Working Group WRB. 2006 // *** Custers et Deckers, 2007
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13250/img-3.jpg
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Légende Figure 2 : Pluviosité et évapotranspiration dans les sites expérimentaux de 2006 à 2008, avec indication des saisons de soja et de maïs
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13250/img-4.jpg
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Légende Figure 3 : Rendements de grains et paille de maïs (kg ha-1) pendant les longues saisons de pluies de 2007 et 2008, sous les différents traitements de rotation ou de monoculture. Maïs (-)=> Maïs (-) : monoculture de maïs sans engrais ; Maïs (-)=> Maïs (+) : monoculture de maïs sans engrais pendant la courte saison et fertilisé de 20kg ha-1 P et 66kg ha-1 N en saison longue ; Nams (-)=> Maïs (-), Nyala (-)=> Maïs (-), SB20 (-)=> Maïs (-) : rotation de soja Namsoy/Nyala/SB20 en courte saison avec du maïs en longue saison sans engrais. SED = Erreur Standard de Différence entre les traitements. Les chiffres indiquent l’AdjP de la comparaison avec Maïs (-) => Maïs (-) par le test de Tukey-Kramer au seuil de 5 %.
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Légende Figure 4 : Nombre de parasites Striga par hectare dans les parcelles des traitements de rotation ou de monoculture au moment de la récolte. SED = Erreur Standard de Différence entre les traitements. Maïs (-)=> Maïs (-) : monoculture de maïs sans engrais ; Maïs (-)=> Maïs (+) : monoculture de maïs sans engrais pendant la courte saison et fertilisé de 20kg ha-1 P et 66kg ha-1 N en saison longue ; Nams (-)=> Maïs (-) : rotation de soja Namsoy en courte saison avec du maïs en longue saison sans engrais
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Titre Figure 5).
Légende Figure 5 : Rendement en grains de maïs (longue saisons LS de 2007 et 2008) influencé par les engrais appliqués sur le soja Namsoy précédent (pendant les courtes saisons CS de 2006 et 2007). Le maïs en LS étant planté en association (avec des haricots en 2007 et avec du soya en 2008) ou planté seul ; le soya en CS étant planté par le fermier (choix du fermier), non-fertilisé (0), fertilisé d’un engrais (1 : DAP, fumier, cendres) à 20kg P ha-1 ou d’un mélange d’engrais (2 : DAP + fumier, cendres + fumier). Ref. du fermier = une parcelle sur laquelle le fermier était libre de planter du soya Namsoy à sa façon pendant les courtes saisons. SED = Erreur Standard de Différence entre les traitements
URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/13250/img-7.jpg
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Légende Figure 6 : Revenus de la vente des grains au marché et coût total de production en argent et en main d’œuvre pour les courtes saisons et longues saisons de monocultures ou rotations. « Maïs (-) » : maïs (sans engrais) ; « Maïs (+) » : maïs avec application de DAP et d’urée (20 kg ha-1 P et 66kg ha-1 N) ; « Maïs + S (-) » : maïs en association avec du soja (sans engrais) ; « Maïs+H (-) » : maïs en association avec des haricots (sans engrais) ; « Soja (-) » : soja Namsoy (sans engrais) ; « Soya (CA) » : soja Namsoy fertilisé avec 10kg P de cendres et 10kg P de fumier. Les résultats sont basés sur les récoltes de maïs de variété locale en 2008. Le prix du marché de 2008 a été utilisé pour l’achat des engrais et le prix de vente du maïs et les haricots. Le prix d’achat par la coopérative a été utilisé pour le soja. Le coût de la main d’œuvre était considéré par journée de 8 heures le plus bas au moment de la récolte et le plus élevé au moment du désherbage
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Légende Figure 7 : Pourcentage des fermiers (n = 115) qui ont voté pour le traitement qu’ils trouvaient le pire ou le meilleur, en observant les plants de maïs dans les champs pendant les saisons longues en mai 2007 et juin 2008. M (-) => M (-) : monoculture de maïs sans engrais ; M (-) => M (+) : monoculture de maïs sans engrais pendant les courtes saisons mais avec application de 20 kg ha-1 P et 66 kg ha-1 N en saison longue ; S => M(-) : rotation de soja en courte saison avec du maïs en longue saison sans engrais. Les barres d’erreurs indiquent la différence standard des pourcentages de votes pendant les 5 sessions (3 en 2007 et 2 en 2008)
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Auteurs

Tropical Soil Biology and Fertility Institute of the International Centre for Tropical Agriculture (TSBF-CIAT), United Nations Avenue, P.O. Box 30677, Nairobi, Kenya
Division Soil and Water Management, Department of Earth and Environmental Sciences, Katholieke Universiteit Leuven, Celestijnenlaan 200 E, B-3001 Heverlee, Belgium
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Correspondance : E-mail :isabelle.vandeplas@ees.kuleuven.be, Tel : + 32.1632.9721, Fax : + 32.1632.9760

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