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Restauration de la productivité des sols tropicaux et méditerranéens

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Éric Roose

Partie 3. Restauration des sols par les techniques culturales dans les agrosystèmes tropicaux

Conclusions de la troisième partie

Les effets des techniques culturales

Éric Roose

Texte intégral

1Le mode de gestion de la biomasse disponible induit des techniques culturales adaptées. Le fumier par exemple doit être enfoui si on ne veut pas perdre une bonne partie de l’azote, du carbone et des bases par érosion, lessivage ou gazéification. Par ailleurs, le semis direct est associé à une litière vivante ou morte. Mais si on ne dispose pas d’assez de biomasse, comment assurer la couverture du sol et l’affourragement du bétail jusqu’à la fin de la saison sèche ? Il y a des choix à faire.

Le labour permet d’enfouir la biomasse disponible

2Ce sont les résidus de cultures, les adventices et autres plantes de couverture développées pendant la jachère (entre deux cultures), le fumier, le compost et les cendres. Il améliore temporairement la porosité de l’horizon labouré (8 à 25 cm), l’aération du sol tassé par les engins, les hommes ou les pluies, l’infiltration des premières pluies si importantes en zones semi-arides, la profondeur de l’enracinement et donc l’accès des cultures à des stocks de nutriments et d’eau plus abondants (Charreau et al., 1970 ; Roose 1978, 1994). En retournant chaque année l’horizon labouré, il l’homogénéise, participe à la maîtrise des adventices, mais ramène en surface des horizons moins riches en MO, moins stables et plus érodibles que l’horizon superficiel (qu’on trouve sous forêt). En triturant l’horizon de surface, le plus riche en MO et aussi en microbes et macrofaune (vers de terre, termites, fourmis, etc.), le labour réduit les populations des « ingénieurs du sol » si importantes pour assurer l’ouverture du sol à l’atmosphère, aux pluies et leur diffusion rapide vers les horizons plus profonds grâce à leurs galeries et aux agrégats stables qu’ils construisent (Blanchart et Jouquet, 2013). À moyen terme par contre, le labour introduit de l’oxygène dans le sol et accélère la minéralisation des MO du sol, réduit la stabilité de la structure, expose la surface du sol à l’agressivité des pluies, remonte en surface des matériaux plus fragiles et le stock de graines d’adventices et accélère la dégradation de cet horizon de surface si important pour la croissance des plantes et la dynamique de la vie biologique du sol. Enfin, le coutre qui appuie sur la base de la couche labourée, lisse et compacte la surface de séparation (semelle de labour) et réduit la pénétration en profondeur de l’eau et des racines de certaines plantes cultivées (ex maïs, coton, tubercules). C’est pourquoi depuis les années 1960, les agronomes ont tenté de réduire les travaux culturaux d’abord aux USA + Canada : chisel et diverses dents maintenant en surface une partie des résidus de culture, puis semis direct sous litière de prairies grillées aux herbicides. Ces recherches ont donné lieu à l’approche « Agriculture de conservation ». Ces essais restaient confinés à de très petites surfaces (1 % des surfaces cultivées). Ce n’est que vers les années 1980-1990 que des grandes coopératives agricoles d’Amérique du Sud ont développé tout un système de cultures en semis direct sous litière sur de grandes surfaces. Dès lors, ce système a pris beaucoup d’importance en Amérique, en Australie et a commencé timidement en Europe et en Afrique.

3En Afrique, on observe dans la majorité des systèmes de cultures (extensifs ou intensifs) une dégradation plus ou moins rapide des propriétés biologiques, chimiques et physiques des horizons labourés. Jadis, quand la production d’un champ n’était plus suffisante, ou les adventices trop envahissantes, le paysan abandonnait alors le champ à une jachère, friche de moins en moins longue à mesure que la pression foncière augmentait, et il défrichait de nouvelles surfaces. Aujourd’hui, la pression démographique est importante, mais rares sont les systèmes de culture qui gardent un bon niveau de productivité des terres cultivées sur le long terme grâce à l’enfouissement massif de fumier, compost ou résidus de culture (6 à 10 t de MS/ha/2 ans, voir Rhishirumuhirwa et al., chap 15), ou grâce à une culture de légumineuses enfouies chaque année (ex. Sud-Bénin ; Barthès et al., chapitre 31) ou à une jachère courte de légumineuses arbustives (voir Razafindrakoto, chapitre 6)

Le semis direct sous couvert végétal

4Il a fallu attendre les travaux de Lal (1964-1978) sur les sols ferrallitiques du Nigeria, pour remettre en cause le bilan trop positif du labour (par rapport au griffage superficiel ou au non-labour) soutenu par l’école française et pour développer des études sérieuses sur les effets du semis direct sous litière vivante ou morte sur l’érosion, la fixation du carbone dans le sol et la production des cultures (équipe du Cirad).

5Cependant, le système de cultures sous couvert végétal (SCV) n’a pas que des avantages et n’est pas adapté à toutes les conditions naturelles (comme l’ont prétendu certaines personnes trop enthousiastes). En effet pour que les résultats soient favorables à long terme, il est impératif de garder toute l’année une couverture végétale vivante ou morte couvrant plus de 30 à 50 % de la surface du sol. Or en Afrique, cette condition est très difficile à obtenir à cause des droits de vaine pâture (le bétail est lâché sur tout le terroir dès que les récoltes sont faites) et des feux de brousse qui ont diverses raisons d’être : défrichement et nettoyage d’une biomasse encombrante, lutte contre les prédateurs, les maladies et les adventices, chasse et destruction des nuisibles, destruction des arbustes en faveur des graminées pour le bétail, règlement de compte entre voisins ou avec l’État, etc. Pour les sols dégradés (pauvres en MO, tassés, pH < 5), très fréquents en Afrique, il faut prévoir une phase transitoire : soit un labour profond avec enfouissement de fumier, soit une jachère améliorée de légumineuses arbustives ou non, soit une plante de couverture qui en quelques années (2 à 4 ans) réorganise la structure du sol et l’approvisionne en MO stabilisant la macrostructure (Roose et al., 2011).

6Il était donc nécessaire de tester sur différents sols (argileux ou sableux), différents climats (semi-arides à hyper humides) et diverses plantes cultivées (céréales, coton, arachide, haricot, tubercules) l’efficacité de ces systèmes de semis direct sous couvert végétal (SCV).

7En milieu méditerranéen, même semi-aride, Mrabet a montré que sur vertisols et sols bruns calcaires bien structurés à argile gonflante du Maroc, il est techniquement possible d’abandonner le labour tout en améliorant la structure, l’infiltration, le taux de MO de l’horizon humifère, la résistance à l’érosion de l’horizon superficiel, à condition de bien maîtriser l’élevage et de limiter la vaine pâture (production fourragère, importation de céréales bon marché, réduction du nombre de têtes mais intensification, stabulation partielle). Cependant, l’extension actuelle de ce système de production (SCV) est limitée pour des raisons culturelles (habitude ancestrale du labour laissant un sol nu sans adventice), économiques (importance de l’élevage extensif et des besoins en fourrages, en particulier des pailles de céréales) et techniques (envahissement par les adventices résistantes aux herbicides et tassement en milieu aride pauvre en biomasse).

8En milieux soudano-sahéliens semi-arides, Boli, Diallo et Roose ont démontré en parcelles de 100 à 1 000 m2 que diverses variantes du système de SCV sont possibles sur des sols ferrugineux sableux et des sols bruns tropicaux argileux du Mali et du Cameroun. Il réduit considérablement les risques de ruissellement et d’érosion en nappe, mais en années à période très humide (Pluie > 200 mm/5 jours), la réduction du ruissellement entraîne l’augmentation du drainage et du lessivage de l’azote et des cations solubles. Sous maïs, le SCV produit moins de grains (-10 à - 40 %), tandis que sous coton le rendement en coton graine varie de + 10 % à - 10 % du rendement sous labour classique, la fertilisation étant la même : mais l’écart avec le rendement des parcelles labourées diminue avec le temps. De même, le rendement dépend de la surface du sol couverte par une plante de couverture (quasi complet) ou par les résidus de culture (pas total). Il faut donc encore vérifier sur le long terme la durabilité et l’économie du système, les risques d’acidification ou d’envahissement par les adventices. Par ailleurs, Dugué et al. (chap. 30 dans cet ouvrage) ont montré que même lorsque les paysans se sont engagés dans le système de SCV, ils ont beaucoup de mal à garder la surface du sol couverte jusqu’à la fin de la saison sèche, dès lors qu’ils ont du bétail à nourrir : la ressource fourragère est toujours prioritaire sur les besoins environnementaux. D’où la recherche de plantes de couvertures fourragères semées en retard sous le couvert du maïs et l’alternance de labour sous maïs avec plante de couverture (semis décalé) et SCV sous coton, arachide ou soja.

9Sur les hautes terres humides de Madagascar, Norosoa (voir chap. 29) et une équipe du Cirad et de l’IRD ont comparé sur ferralsol acide argileux le rendement de trois cultures sur sol labouré ou non, sous litière morte (résidus de la culture précédente) ou vivante (Brachiaria ruziziensis).

10Dans ces conditions humides, le semis direct protège mieux le sol contre le ruissellement et l’érosion et améliore la séquestration du carbone dans l’horizon superficiel : mais ici aussi, son influence sur les rendements varie en fonction du type de culture. Le SCV augmente nettement le rendement en grain des haricots. Par contre, il diminue le rendement en riz par rapport au système labour, mais l’écart diminue avec le temps. Il diminue aussi la production de grains de maïs et l’écart reste constant au cours des quatre années.

11En conclusion, le semis direct semble techniquement possible dans des conditions méditerranéennes et tropicales variées : la litière améliore l’infiltration et protège mieux le sol contre l’érosion. Par contre, il ne permet pas d’enfouir du fumier et ne peut restaurer la production des sols trop dégradés sans une phase préliminaire de remise en état mécanique ou biologique. Les résultats semblent meilleurs sur sols argileux que sur sol très sableux qui stockent difficilement l’humus, l’eau et les nutriments solubles. Avec le temps (4 à 10 ans), on peut espérer que la courbe des rendements du système SCV dépasse celle du labour (comme au Brésil). De plus, ce système de semis direct peut être introduit localement ou périodiquement pour réduire les méfaits du labour. Un labour périodique permet l’enfouissement des adventices, des résidus de culture, du fumier ou de l’engrais de fond.

12Ce système qui réduit les temps de travaux (labour-semis-sarclages) est bien adapté pour les grandes exploitations, mais des adaptations semblent encore nécessaires pour les petites fermes ne disposant pas des outils nécessaires, ni des fonds d’investissement pour se procurer ce nouveau matériel (semoir, graines de légumineuses, pulvérisateur d’herbicides, engrais minéraux). Il manque encore du recul en Afrique et des exemples d’adoption par les paysans non soutenus par des projets pour conclure définitivement sur les intérêts spécifiques de chaque système de culture : systèmes avec labour, non-labour, ou systèmes mixtes.

13En Afrique, d’autres approches biologiques ont été testées pour restaurer les sols dégradés des champs cultivés au Sud-Bénin ou des parcours dégradés en Algérie.

14Sur les plateaux du sud du Bénin qui reçoivent en moyenne 1 200 mm de pluie en deux saisons, sur sols ferrallitiques désaturés et épuisés par vingt années de cultures et de techniques culturales diverses (labour manuel ou mécanique, billonnage cloisonné ou en courbe de niveau, sarclage, fertilisation organique ou minérale), Azontondé (1993) a introduit une courte jachère de Mucuna pruriens herbicidée avant la grande saison des pluies et le semis du maïs. Dans cette parcelle (240 m2), durant la première saison des pluies, le maïs est semé en poquets et le Mucuna un mois plus tard dans la litière de Mucuna de l’année précédente, sans aucune fertilisation minérale. Le Mucuna se développe surtout durant la petite saison des pluies, tandis que les autres parcelles sont laissées en jachère naturelle.

15Après trois années, le stock de carbone du sol (homogène au départ) a varié de - 2 t/ha sur le témoin, à + 2 t/ha sur parcelle fumée de 76-30-30 de NPK, et + 15 t/ha/40 cm sur la jachère au Mucuna semée un mois après le maïs (voir Barthès et al., chap. 31). Le ruissellement a diminué de 28 à 12 et 8 % sur témoin (Tradit), NPK et Mucuna et l’érosion de 34 t/ha à 9 et 3 t/ha/an. En 1998, avant cet essai, le rendement en grain du maïs était de 500 kg/ha/an sur les trois parcelles : après trois ans, il a diminué sur la parcelle Tradit (0,2 t/ha), et augmenté sur NPK (2,5 t/ha) et surtout sur Mucuna (Rt grain = 3,5 t/ha/an). La production de biomasse, la fixation d’azote de l’air, la protection complète de la surface du sol et l’enracinement puissant de cette légumineuse peu appétante pour le bétail tenu à l’écart, ont réussi en trois ans la reconstitution d’un horizon superficiel humifère et une production de céréale remarquable pour ce sol naturellement pauvre.

16Sur les terres pentues des moyennes montagnes d’Algérie, une équipe de l’INRF et de l’IRD a uni ses efforts pour mettre au point des systèmes de culture assurant une bonne couverture du sol, réduisant le ruissellement et l’érosion et donnant des rendements nettement meilleurs que ceux observés alentour grâce à une rotation céréales– légumineuses, à un travail modéré du sol et une fertilisation raisonnée en fonction des rendements attendus.

17Sur les parcours dégradés des monts de Beni-Chougrane, Morsli et Hamoudi ont étudié les effets d’une mise en défens (contre le feu et les animaux) et un enrichissement en diverses légumineuses fourragères. Grâce à l’amélioration de la couverture végétale du sol, à l’augmentation de la diversité végétale, la MO du sol a augmenté de 20 %, le ruissellement et l’érosion ont été réduits de 90 % et la production de biomasse a été multipliée par cinq.

18Devant le manque d’efficacité des méthodes mécaniques de terrassement pour réduire les risques d’érosion sur les versants cultivés de moyenne montagne du nord de l’Algérie (sur des pentes de 10 à 40 %), une équipe d’une douzaine de chercheurs a consacré dix années pour développer une nouvelle stratégie de développement agricole (la GCES : Roose, 1987-1994) consistant à gérer au mieux l’eau, la biomasse et la fertilité des sols afin de réduire les surfaces dénudées, de protéger la surface du sol contre la battance des pluies et le ruissellement. En trois sites dont les pluies varient de 300 à 650 mm/an, cette approche a été testée sur une cinquantaine de parcelles d’érosion (100 à 200 m2) et une douzaine de ravines situées sur trois terroirs. L’intensification des systèmes de production (travail réduit du sol, adaptation raisonnée de la fertilisation, protection rapide du sol par une litière ou par les résidus de culture, récupération du ruissellement venant d’amont) a permis de réduire les risques de ruissellement et d’érosion, même lors des averses exceptionnelles. Surtout, cette approche a augmenté remarquablement le rendement des cultures et de la biomasse (herbes et pailles), ce qui a entraîné une forte amélioration des revenus des fermiers, une augmentation de la séquestration du carbone et de toutes les propriétés liées aux MO du sol.

19Par ailleurs, l’amélioration du bilan hydrique et la stabilisation des ravines par des seuils perméables et une couverture végétale adaptée ont permis de développer la notion d’oasis linéaire, lieu de production intensif. En définitive, c’est tout le système de production qui doit être repensé au niveau du terroir pour valoriser l’ensemble de ses ressources en eau, biomasse et fertilité des sols.

20C’est ce qui va être développé dans la quatrième partie de cet ouvrage où il sera question d’une douzaine d’exemples où la restauration de la productivité des sols a été obtenue par la mise en place d’un système comprenant la gestion des eaux, le développement et la gestion de la biomasse, combinés à une fertilisation raisonnée.

Auteur

Agro-pédologue, chercheur, DR. émérite, IRD, UMR Eco& Sol, Montpellier, France. Eric.Roose@ird.fr

© IRD Éditions, 2017

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