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Lutte antiérosive

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

Impacts agronomiques, économiques et environnementaux de quelques amendements organiques à Nkolondom (Yaoundé Cameroun)

Emmanuel Seh Ngoun, Michel Omoko et Serge Simon

Résumé

Dans le souci de mettre au point des stratégies et techniques de valorisation des déchets urbains au Cameroun, les impacts agronomiques, environnementaux et économiques de deux amendements organiques (fumier de poulet de chair et compost d’ordures ménagères) ont été évalués sur la culture de la laitue (Lactuca sativa). Pour y parvenir, un essai au champ a été conduit pendant deux cycles de culture en milieu paysan dans la zone maraîchère de Nkolondom, bas-fond périurbain de Yaoundé. Huit traitements ont été comparés dans un dispositif à quatre blocs complètement randomisés. Les travaux au champ ont été complétés par des analyses en laboratoire des sols et des amendements organiques.
Les traitements ont influencé les rendements frais en laitue de manière très hautement significative (p < 0,0001) pendant les deux cycles de culture. Au premier cycle, ces rendements ont varié de 1,7 kg/m2 (sur les parcelles témoins) à 3,1 kg/m2 (sur les parcelles fertilisées par une combinaison fumier + engrais). Les rendements obtenus au second cycle sont compris entre 1,2 kg/m2 (sur parcelles témoins) et 4,4 kg/m2 (sur les parcelles fertilisées conformément à la pratique paysanne). Sur la base des rendements cumulés Les observations montrent que les amendements organiques donnent de meilleurs résultats lorsqu’ils sont associés aux engrais minéraux.
L’épandage du fumier ou du compost permet de restaurer la fertilité du sol, notamment en azote et en matière organique. Néanmoins, le fumier augmente 10 fois plus la teneur en azote et 2,5 fois plus la teneur en matière organique que le compost. L’apport en matière organique qui en résulte améliore la stabilité du sol ainsi que sa capacité de rétention en eau, le rendant par conséquent moins sensible à l’érosion.
En dehors de ces atouts sur la fertilité du sol, l’usage des composts d’ordures ménagères permet de transformer des déchets des villes en intrants agricoles. Ainsi en produisant un kilogramme de laitue avec du compost, on recycle 21,3 kg d’ordures ménagères. Il a par ailleurs été vérifié que ces amendements organiques ne contiennent pas de micro-organismes pathogènes, ni de métaux lourds ; leur manipulation ne présente donc pas de risque.
Cependant, la rentabilité économique du fumier et/ou du compost est très faible comparativement à celle de l’engrais minéral. En effet le recours au fumier coûte 2 fois plus et celui du compost 20 fois plus que l’emploi de l’engrais minéral. Ces rapports seraient moindres avec l’amélioration des techniques de production et le rapprochement des sites de fabrication près des bassins agricoles.

Texte intégral

INTRODUCTION

1. Problématique

1Le diagnostic de la fertilité des sols du Cameroun fait ressortir d’une part une faible fertilité due aux conditions naturelles et d’autre part, un déclin de la fertilité résultant du mode de gestion inappropriée des sols qui, de manière insidieuse, induit la dégradation des caractéristiques physiques, chimiques et biologiques de ceux - ci (GOLCHIN et al., 1995 ; TEJADA et al., 2006). Parmi les causes les plus fréquentes de cette baisse de fertilité, on peut citer la pauvreté en éléments nutritifs et notamment celle en matière organique. Cette dernière entraîne des conséquences défavorables telles que la fragilisation de la structure des sols et l’augmentation de la susceptibilité à l’érosion.

2NGNIKAM (2000) estime la masse d’ordures ménagères produite dans la ville de Yaoundé à 1076,4 tonnes par jour. Tous les acteurs impliqués dans la gestion de ces déchets cherchent des moyens pour assurer la propreté de cette ville et préserver leur environnement. Par ailleurs l’agriculture familiale camerounaise représente 95 % des exploitations agricoles du pays (MINADER, 2005). L’une des contraintes à cette activité est le renchérissement des engrais minéraux sur le marché local. La mise sur pied des alternatives aux méthodes de fertilisation conventionnelle (telle que l’usage des engrais minéraux), constitue un moyen de préserver la sécurité alimentaire et de lutter efficacement contre le coût élevé de la vie.

3Dans ce contexte, il serait judicieux de s’interroger sur l’intérêt de l’usage agricole des déchets communautaires et notamment des amendements organiques (selon l’AFNOR ce terme désigne, toutes matières fertilisantes composées principalement de combinaisons carbonées d’origine végétale et/ou animale, fermentées ou fermentescibles, destinées à l’entretien ou à la reconstitution du stock de matière organique du sol et à l’amélioration de ses propriétés physiques et/ou chimiques et/ou biologiques).

2. Objectifs de l’étude

4La présente étude se propose :

  • d’évaluer l’impact agronomique de quelques amendements organiques ;

  • d’en déduire l’impact sur le coût de fertilisation d’une culture ainsi que sur la masse de déchets recyclés ou éliminés ;

  • d’évaluer les risques sanitaires de ces amendements organiques.

3. Localisation de la zone d’étude

5Cette étude a été conduite au Cameroun dans la zone périurbaine de Yaoundé (voir figure 1). Les essais en champ se sont déroulés dans le bas-fond de Nkolondom (11°25’E – 11° 35’E et 3°50’N - 4°00’N, altitude 750 m). Les sols dominants sont hydromorphes en fond de vallée et ferralitiques rouges sur les pentes : le paysage est parsemé de grosses collines (alt. de 700m). Le climat local est équatorial guinéen à quatre saisons, caractérisé par une pluviosité annuelle de 1510 mm et une température moyenne annuelle de 23° C (voir figure 2). La végétation est celle d’une forêt dégradée par l’activité humaine. Le maraîchage constitue l’activité principale des agriculteurs de la localité. On note aussi la pratique de l’élevage de la volaille dans quelques familles.

Figure 1 : Localisation de la zone d’étude

Figure 2 : Diagramme ombro thermique de la zone d’étude

1. MATERIELS ET METHODES

6Cette partie présente les matériels utilisés dans l’étude, puis décrit les procédures ayant permis d’atteindre les objectifs fixés précédemment.

1.1. Matériels

7Le matériel utilisé dans l’étude est constitué d’un matériel végétal, de matières fertilisantes, d’outils aratoires, du matériel de laboratoire, d’un GPS, d’un appareil photo et de logiciels informatiques.

8Le matériel végétal utilisé est la laitue (Lactuca sativa) variété «  Blonde de Paris ». Deux amendements organiques et des engrais minéraux ont été également utilisés comme matières fertilisantes. Il s’agit d’un compost issu d’ordures ménagères, d’un fumier de poulet de chair, d’urée et d’engrais complexe NPK de formulation 20 10 10 et 12 14 19.

9Les analyses des échantillons des sols et des amendements organiques ont été effectuées au laboratoire d’analyse des sols, plantes, engrais et eaux (LASPEE) de l’IRAD de Nkolbisson et au Centre Pasteur de Yaoundé. Les logiciels utilisés sont les suivants : Microsoft Word, Microsoft Excel, Adobe illustrator 9.0, Minitab 15 et SAS.

1.2. Méthodes

10Le potentiel agronomique et les risques environnementaux des matières fertilisantes ont été évalués par la méthode décrite par DAVIDESCU et DAVIDESCU (1982). Cette méthode est basée sur l’expérimentation au champ, complétée par des analyses chimiques de sol et des amendements organiques.

11Le potentiel agronomique des matières fertilisantes a été évalué à travers huit traitements (tableau I) testés sur la laitue pendant deux cycles de culture, dans un dispositif en bloc complet randomisé à quatre répétitions (figure 3). L’impact sur le coût de la fertilisation a été déterminé à partir du ratio du coût de la fertilisation sur le rendement frais. L’évaluation de la masse de déchets recyclés ou éliminés a été déterminée par la formule suivante :

M = Masse amendement organique utilisée (en kg/m2)
M’= Masse d’ordures ménagères éliminée ou recyclée (en kg)
θ = Pourcentage fermentescible des ordures ménagères (en %)
λ = Rendement matière de la transformation
r = Rendement cumulé (en kg/m2)

12Les risques sanitaires ont été évalués à travers une analyse microbiologique afin de rechercher les principaux pathogènes humains (Campylobacter, Escherichia coli et Salmonelle). L’analyse des métaux lourds (Cuivre, Zinc et Plomb) a permis d’évaluer les risques de contamination des sols où ces amendements sont épandus. Le choix de ces micro-organismes, ainsi que des métaux lourds se justifie par le fait que l’activité agropastorale est dominante dans cette localité.

Figure 3 : Dispositif expérimental

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Photo 3 : Vue d’ensemble de l’essai

Tableau I : Composition des traitements expérimentaux

Tableau I : Composition des traitements expérimentaux

14L’unité expérimentale est une parcelle de 2 m x 1 m. La production de chaque parcelle expérimentale était obtenue à partir de 12 plants récoltés au centre de la parcelle afin d’éviter l’effet voisinage et l’effet bordure. Les échantillons de sol ont été prélevés sur un profil de 20 cm.

15L’analyse de la variance et de la régression a été effectuée par le test de Fischer (1950). L’analyse de la variance (ANOVA) a été effectuée selon la procédure GLM (General Linear Model). La séparation des moyennes a été effectuée selon LSD (Least Significant Difference qui est une application du t-test). Toutes les probabilités étaient appréciées au seuil de 5 %.

2. RESULTATS ET DISCUSSIONS

2.1. Caractéristiques des sols des différents sites avant essai

16Les résultats issus de l’analyse des échantillons de sol prélevés sur le site d’étude avant la mise en place des essais sont présentés au tableau II.

Tableau II : Caractéristiques du sol avant la culture

Tableau II : Caractéristiques du sol avant la culture

17Le sol sur lequel l’essai a été conduit est hydromorphe avec une texture sablo argilo limoneuse. Conformément au guide proposé par BEERNAERT et BITONDO (1992), ce sol présente un niveau de fertilité élevé, notamment en matière organique. Cependant la teneur en phosphore assimilable reste très faible. Malgré cette richesse en matière organique, un apport supplémentaire se justifie compte tenu de la minéralisation rapide de la matière organique en zone tropicale.

2.2. Caractéristiques agronomiques des amendements organiques expérimentés

18Les données du tableau III montrent que le compost de France (BRULA et al., 1995) est meilleur par rapport aux composts africains. Ceci pourrait s’expliquer par le fait qu’en France les normes sont beaucoup plus rigoureuses qu’en Afrique. Comparé aux composts de Yaoundé (NGNIKAM et al., 1995) et de Cotonou (WASS et al., 1996), les amendements organiques expérimentés dans l’essai sont de mauvaise qualité, notamment en ce qui concerne la teneur en matière sèche et la teneur en matière organique. La médiocre qualité de ces amendements a pour origine la présence importante de terre sans doute introduite lors des retournements de tas confectionnés sur sol nu et non sur une dalle bétonnée.

Tableau III : Caractéristiques agronomiques des amendements organiques expérimentés

Tableau III : Caractéristiques agronomiques des amendements organiques expérimentés

2.3. Impacts agronomiques, économiques et environnementaux des amendements organiques expérimentés

19L’analyse de la variance montre qu’aucun effet bloc n’est pas mis en évidence au seuil de probabilité de 5 %. Au contraire les traitements expérimentés ont eu un effet très hautement significatif sur le rendement frais de la laitue, sur le coût de fertilisation par unité de laitue produit et sur la masse de déchets recyclés. Le tableau IV présente ces performances.

Tableau IV : Impacts agro économique et environnemental des traitements expérimentaux

Tableau IV : Impacts agro économique et environnemental des traitements expérimentaux

20Les valeurs suivies d’une même lettre dans la même colonne ne sont pas statistiquement différentes au seuil de probabilité de 5 %, selon le test LSD.

21Sur la base du rendement cumulé, ces traitements sont classés comme suit :

22pratique paysanne ≥ fumier + engrais > fumier ≥ compost ≥ compost + engrais ≥ compost + fumier + engrais > engrais ≥ témoin. Ces résultats montrent que l’apport des amendements organiques améliore le rendement frais de la laitue. Les meilleures performances sont obtenues lorsque ceux-ci sont associés aux engrais minéraux. Les résultats similaires ont déjà été obtenus par TERMAN et al. (1973), ainsi que par NZILA (2006) sur amarante potagère (Amaranthus cruentus). Malgré les performances médiocres du compost par rapport au fumier, l’usage de cet amendement revêt un intérêt dans la gestion environnementale des déchets des villes. En effet en produisant un kilogramme de laitue avec du compost, on élimine environ 21 kg d’ordures ménagères. Cet effet est très important pour les pays en voie de développement où la gestion des déchets est une contrainte majeure et ou elle correspond à la solution anti-écologique du tout en décharge

23Sur la base du coût de la fertilisation par unité de production on obtient le classement suivant : témoin > engrais minéral ≥ fumier + engrais > fumier > pratique paysanne > compost + fumier + engrais > compost + engrais > compost. Ce classement montre que l’engrais minéral est plus rentable que les amendements organiques pour lesquels le rapport «  prix/qualité » est défavorable au compost.

24Après deux cycles de culture de la laitue, des prélèvements de sols ont été effectués sur les parcelles expérimentales. Après analyse, les résultats obtenus ont été comparés à la fertilité initiale des parcelles. Les variations obtenues de cette comparaison sont présentées dans le tableau V.

Tableau V : Variation des caractéristiques du sol après épandage des traitements expérimentés

Tableau V : Variation des caractéristiques du sol après épandage des traitements expérimentés

25Ces résultats montrent que contrairement à l’engrais minéral, l’épandage des amendements organiques permet de restaurer sur le long terme la fertilité du sol, notamment en azote et en matière organique. Cet effet est meilleur avec le fumier qu’avec le compost. A masse égale, le fumier améliore la teneur en azote 10 fois plus et la teneur en matière organique 2,5 fois plus que le compost. L’apport de la matière organique qui résulte de l’épandage de ces amendements améliore la stabilité du sol et réduit ainsi sa sensibilité à l’érosion. En plus, ces épandages améliorent la capacité de rétention en eau du sol ainsi que sa perméabilité et sa cohésion. Cependant, il a été observé une perte en phosphore sur tous traitements expérimentés. Ceci serait du à un mauvais équilibre des matières fertilisantes constituant chacun de ces traitements.

2.4. Risques sanitaires des amendements organiques expérimentés

26Quatre échantillons composites d’amendements organiques ont été analysés au Centre Pasteur de Yaoundé. Les résultats de cette analyse sont présentés par le tableau VI.

Tableau VI : Mise en évidence de quelques microbes dans les amendements organiques expérimentés

Tableau VI : Mise en évidence de quelques microbes dans les amendements organiques expérimentés

27Les observations du tableau VI montrent que l’usage du compost ou du fumier ne présente pas de risques microbiologiques, notamment pour les maraîchers. Néanmoins, la présence d’E coli dans l’échantillon de compost après conservation doit inciter aux respects de normes strictes de stockage pour éviter de telles contaminations.

28Deux échantillons de fumier de poulet de chair et de compost d’ordures ménagères ont été envoyés au LASPEE de l’IRAD pour analyse de métaux lourds (cuivre, zinc et plomb). Les résultats de cette analyse sont présentés par le tableau VII.

Tableau VII : Teneur en métaux lourds (en mg/kg de MS) des amendements organiques expérimentés

Tableau VII : Teneur en métaux lourds (en mg/kg de MS) des amendements organiques expérimentés

29Les teneurs en métaux lourds sont très en dessous des seuils de l’AFNOR (2006). Ceci se justifie par l’absence de toute activité industrielle importante dans les zones d’origine de ces amendements. Par conséquent, l’épandage de ces amendements ne présente pas de risques de contamination des sols en métaux lourds.

CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS

30La présente étude a pour objectif d’évaluer les impacts agronomiques, économiques et environnementaux de l’usage de quelques amendements organiques (fumier de poulet de chair et compost issu d’ordures ménagères) sur la culture de la laitue à Nkolondom. Le traitement et l’analyse des données d’un essai en champ complété par des analyses en laboratoire montrent que l’épandage de ces amendements organiques présente un triple intérêt :

  • Il permet d’améliorer le rendement frais de la laitue, notamment lorsque ses amendements sont associés aux engrais minéraux ;

  • Par une élévation des teneurs en azote et en matière organique, il permet de restaurer la fertilité du sol, et d’améliorer la stabilité du sol et de réduire les risques d’érosion ;

  • Il permet de recycler des déchets communautaires : les fientes issues des élevages intensifs de volaille dans le cadre du fumier et une partie des ordures ménagères dans le cadre du compost.

31Les analyses de laboratoires ont mis en évidence qu’avec un minimum de précaution l’usage de ces amendements ne présentait aucun risque sanitaire pour l’homme (absence de pathogènes) et pour l’environnement (métaux lourds).

32Le facteur limitant au développement de leur usage réside dans leur coût élevé comparé à celui des engrais minéraux même si ceux-ci n’ont qu’un effet fugace sur la fertilité des sols. Afin d’améliorer la rentabilité de ces amendements et favoriser leur adoption en milieu paysan, il est indispensable :

  • d’améliorer la qualité du compost d’ordures ménagères en respectant les normes de production afin d’éviter en particulier les contaminations de terre ;

  • de rapprocher les sites de production des bassins d’utilisation finale que sont les bas-fonds agricoles.

Bibliographie

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

1. AFNOR, 2006. Qualité des sols, méthodes de prélèvement d’échantillon de terre. Norme française homologuée. 80p.

2. BEERNAERT, F. AND BITONDO, D., 1992. Simple and practical methods to evaluate analytical data of soil profiles, CUDs Dschang, soil science department, 66p.

3. BRULA, P., NAQUIN, P., et PERRODIN, Y., 1995. Etude bibliographique des rejets des différentes techniques de traitement de résidus urbains. Vol. 2. L’incinération et la décharge. Lyon (France) INSA valor. Division Polden, ADEME (Anger), p. 74

4. CIPCRE, 1997. Projet pilote de compostage des ordures ménagères dans la ville de Bafoussam : Rapport d’exécution. p 70.

5. DAVIDESCU, D. and DAVIDESCU, V., 1982. Evaluation of fertility by plant and soil analysis, British Library Cataloguing in Publication Data, ISBN 0-85626-123-8, p. 379

6. FISCHER, A., 1950. Statistical Methods for Research Workers. Oliver and Boyd, Edinburgh. Proc. amer. soc. hort. sci. p. 78-90

7. GOLCHIN, A., CLARKE, P., OADES, J. M., SKEJMSTAD, J. O., 1995. The effects of cultivation on the composition of organic matter and structural stability of soils. Austr. J. Soil Res. 33, p. 975 - 993

8. MINADER, 2005. Stratégie nationale de développement du sous-secteur engrais et d’amélioration durable de la productivité des sols au Cameroun, Rapport, Cameroun, p. 40

9. NGNIKAM, E., NDOUMBE, N., H., WETHE J., 1995. Mise en place de dix compostières dans les quartiers de Yaoundé : Animation et participation de la population. Réseau africain du compost, compte rendu de la première conférence. Dakar, p. 60.

10. NGNIKAM, E., 2000. Evaluation environnemental et économique des systèmes de gestion des déchets solides : Analyse du cas de Yaoundé au Cameroun, Ph. D, INSA Lyon, France, 217 p.

11. NZILA, J. D., WATHA-NDOUDY, N., et NTANGOU, M., 2007. Impact de la fertilisation organique et minérale sur la production des cultures maraichères (Basella alba et Amaranthus cruentus) sur sols sableux de la région de Brazzaville (Congo). CRCRT, Congo-Brazzaville, pp. 87-88.

12. TEJADA, M., HERMANDEZ, M. T., GARCIA, C., 2006. Application of two organic amendments on soil restoration : Effects on the soil biological properties. J. Environ. Qual. 35, p. 1010 – 1017

13. TERMAN. G. L., SOILEAU, J. M., ALLEN, S. E., 1973. Municipal waste compost : effects on crop yields and nutrient content in greenhouse pot experiments. J. Environ. Qual., 2, pp. 84-89

14. WAAS, E., ADJADEME, N., et BIDAUX, A., 1996. Valorisation des déchets organiques dans les quartiers populaires des villes africaines. Genève-Suisse. Fonds Suisse de la recherche scientifique ; Module 7, Développement et Environnement. CREPA, IAGU et SAN DEC. 50 p.

Table des illustrations

Légende Figure 1 : Localisation de la zone d’étude
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Légende Figure 2 : Diagramme ombro thermique de la zone d’étude
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Légende M = Masse amendement organique utilisée (en kg/m2)M’= Masse d’ordures ménagères éliminée ou recyclée (en kg)θ = Pourcentage fermentescible des ordures ménagères (en %)λ = Rendement matière de la transformationr = Rendement cumulé (en kg/m2)
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Légende Figure 3 : Dispositif expérimental
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Légende Photo 3 : Vue d’ensemble de l’essai
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Titre Tableau I : Composition des traitements expérimentaux
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Titre Tableau II : Caractéristiques du sol avant la culture
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Titre Tableau III : Caractéristiques agronomiques des amendements organiques expérimentés
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Titre Tableau IV : Impacts agro économique et environnemental des traitements expérimentaux
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Titre Tableau V : Variation des caractéristiques du sol après épandage des traitements expérimentés
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Titre Tableau VI : Mise en évidence de quelques microbes dans les amendements organiques expérimentés
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Titre Tableau VII : Teneur en métaux lourds (en mg/kg de MS) des amendements organiques expérimentés
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