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Risques climatiques et agriculture en Afrique de l’Ouest

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Benjamin Sultan
, 
Aymar Yaovi Bossa
, 
Seyni Salack
, 
et al.

Partie III. Les pratiques agroécologiques pour lutter contre le changement climatique

Chapitre 21. Analyse des flux d’eau dans les systèmes de culture à base de sorgho dans un contexte de changement climatique (N’Tarla, Mali)

Fagaye Sissoko, Amadou Traore, Baba Ouattara et Souleymane Ouédraogo

Texte intégral

1Dans les régions arides, l’eau est, par définition, le facteur limitant le plus courant de la production alimentaire. Au Mali, la zone cotonnière est située en zone soudano-sahélienne, entre les isohyètes 800 et 1 200 mm (FAO, 2001). Dans la zone dite sèche (900 mm), les cultures vivrières sont principalement le sorgho et le mil (Bazile et al., 2000). Les besoins en eau du sorgho varient entre 500 et 850 mm en fonction de la longueur du cycle (Gandah, 1991). Le cumul enregistré pendant l’année est très souvent supérieur aux besoins en eau de la culture, mais il ne semble pas être un bon indicateur de la disponibilité de l’eau pour les cultures.

2L’efficience d’utilisation de l’eau pour le sorgho dans la zone cotonnière est en moyenne de 0,96 kg.ha-1.mm-1 (CMDT, 2018). Les raisons sont en partie dues à une faible disponibilité de l’eau pour les cultures, liée à des pertes d’eau de pluie.

3Le Bissonnais et al. (1995) ont montré que, sur sol sec, les pluies de 15 à 45 mm peuvent avoir des taux de ruissellement de 30 à 70 % en début de campagne. Les ruissellements peuvent être importants pendant toute la saison des pluies, et atteindrent 30 % du cumul annuel (Gigou et al., 2006), voire 40 à 50 % dans des parcelles labourées (Diallo et al., 2004).

4Sur ces sols sableux, l’évaporation est forte, ce qui représente une deuxième cause de perte d’eau de pluie pour les cultures.

5La probabilité d’apparition de périodes sèches après l’installation des cultures est élevée, mais plus la saison avance, plus cette probabilité est faible (Sivakumar, 1992). Pérez (1994), lors de ses travaux au Sénégal, a montré que 37 % du cumul pluviométrique était concentré sur le mois d’août.

6Dans cette étude, nous expérimentons l’insertion du niébé fourrager dans la parcelle de sorgho afin d’améliorer l’humidité du sol.

Matériel et méthodes

Zone d’étude

7Le climat de la zone d’étude est de type soudano-sahélien (fig. 1). La pluviométrie moyenne annuelle varie entre 800 et 1 000 mm (Traoré et al., 2013). La zone d’étude N’Tarla (12°35 N, 5°42 W, 302 m) est située dans la région de Koutiala. Les systèmes de cultures les plus pratiqués sont des systèmes mixtes agrosylvopastoraux axés autour de la culture du coton en rotation avec des céréales comme le sorgho, le mil, le maïs et des légumineuses.

8Les sols du site expérimental (tabl. 1) sont fortement altérés et classés dans la catégorie des Lixisols (Ballo, 1997 ; Traoré et al., 2013).

Tableau 1. Caractéristiques physico-chimiques du sol de N’Tarla.

Tableau 1. Caractéristiques physico-chimiques du sol de N’Tarla.

Source : Ballo (1997).

Figure 1.
Localisation et limite pluviométrique de la zone d’étude.

Source : Traoré et al. (2013).

Dispositif expérimental utilisé pour la conduite de l’étude

9L’expérimentation a été mise en place en 2017 et 2018 à la station de recherche agronomique de N’Tarla. Le dispositif expérimental a été un split-split-plot en 4 répétitions.

Facteurs étudiés en station

10Trois variétés de sorgho : locale (Tiémarifing) et deux variétés améliorées (Grinka et Tiandougoucoura).

11Deux périodes de semis du sorgho : une précoce (1er au 30 juin : D1) et une tardive (1er au 31 juillet : D2).

12Trois systèmes de culture ont été utilisés : la culture pure de sorgho (SC1), niébé et mucuna, l’association sorgho/niébé (SC2).

Mesure du taux d’humidité

13Au total, 20 tubes de 180 cm ont été installés. La sonde « diviner 2000 » a été utilisée pour mesurer l’humidité dans les différents tubes. L’humidité a été mesurée chaque 10 cm. Au total, 50 mesures ont été effectuées dans chaque tube.

Résultats

Évolution de la pluviométrie moyenne annuelle de 1999 à 2018

14La pluviométrie moyenne des vingt dernières années a été de 885 mm (1999 à 2018) en 65 jours, avec un minimum de 677 mm en 50 jours enregistré en 2016 et un maximum de 1 249 mm en 70 jours en 2010 (fig. 2). Les travaux de Kouressy et al. (2019) ont montré que la pluviométrie moyenne de la zone de Koutiala de 1951 à 1980 a été de 994 mm, contre une moyenne de 853 mm pour la période 1981 à 2010. En 2018, dix-neuf évènements pluvieux ont eu un cumul inférieur à 5 mm. Ces petites quantités de pluie sont vite évaporées sur les sols sableux. Cette situation oblige les agronomes à réfléchir à d’autres stratégies de mise en place des cultures.

Figure 2.
Pluviométrie et nombre de jours de pluvieux enregistrés à N’Tarla de 1999 à 2018.

Pluviométrie de la campagne 2018-2019

15Le cumul a été de 712 mm en 62 jours de pluie. Aucune pluie n’a été enregistrée au cours de la première décade du mois de juin, seulement 16 mm la deuxième décade, et 36 mm pendant de la troisième décade (fig. 3). Le début de la saison des pluies se situe aux environs du 5 juin avec un écart-type de 12 jours (Kouressy et al., 2019).

Figure 3.
Pluviométrie décadaire enregistrée à N’Tarla en 2018.

Mesures de l’humidité dans les parcelles de sorgho en culture pure (SC1) et de sorgho associé au niébé (SC2) avant la 1re date de semis

16Quatre mesures d’humidité ont été réalisées dans les parcelles SC1 (fig. 4 a). La première mesure a été réalisée le 18 juin, le taux d’humidité a été très faible (3 %) dans l’horizon de surface (0-10 cm). La deuxième mesure a été réalisée le 20 juin après une pluie de 13 mm le 18 juin, le taux d’humidité dans l’horizon de surface a été de 6 %. Après deux jours sans pluie, un dessèchement a été constaté. La quatrième mesure a été effectuée le 25 juin, après une pluie de 25 mm le 23 juin et 3 mm le 24 juin. Dans les dix premiers centimètres, l’humidité a atteint 12 %. Certes, le taux d’humidité a été faible en surface, mais le profil est resté humide au-delà de 60 cm de profondeur pour toutes les dates de mesure. Le taux d’humidité a atteint 24 % à la profondeur de 120 cm.

17Dans les parcelles SC2 (fig. 4 b), l’humidité a été mesurée quatre fois. Le 18 juin, l’humidité a été inférieure à 3 % (0-10 cm). Elle a oscillé entre 6 et 10 % (20-60 cm). Pour la deuxième (20 juin) et la troisième (22 juin) date de mesure, l’évolution de l’humidité a été identique. À la quatrième date de mesure, le profil a été rechargé jusqu’à 70 cm. Le taux d’humidité a été de 12 % dans l’horizon 0-10 cm et 13 % dans l’horizon 10-20 cm.

Figure 4.
Humidité mesurée dans les parcelles SC1 (a) et dans les parcelles SC2 (b) avant le semis du 26 juin à N’Tarla en 2018-2019.

Figure 5.
Humidité mesurée dans les parcelles SC1 (a) et dans les parcelles SC2 (b) après le semis du 26 juin à N’Tarla en 2018-2019.

Mesures de l’humidité dans les parcelles SC1 et SC2 avant la 2e date de semis

18Les semis ont été réalisés le 20 juillet. La mesure de l’humidité réalisée le 18 juillet (fig. 5) montre que le taux d’humidité dans l’horizon (0-10) a été très proche dans les deux systèmes (13,2 % pour SC1 et 13,5 % pour SC2). Une diminution de l’humidité a été constatée dans l’horizon 30-50 cm et une augmentation dans l’horizon 60-110 cm.

Effet des systèmes de culture sur la conservation de l’humidité des parcelles semées lors de la 1re date de semis (26 juin)

19Une bonne couverture du sol a été observée dans les parcelles SC2D1. Son effet a été perceptible dans les 60 premiers centimètres (fig. 6 b). La couverture végétale a réduit le ruissellement et l’évaporation. Au-delà de 70 cm, l’humidité est meilleure dans les parcelles SC1D1 (fig. 6 a).

Figure 6.
Humidité mesurée dans les parcelles SC1 (a) et dans les parcelles SC2 (b) en cours de végétation et en fin de cycle de la première date de semis à N’Tarla en 2018-2019.

20Le 29 septembre, une réduction du taux d’humidité a été constatée dans les parcelles des deux systèmes de culture, mais plus marquée dans les parcelles SC2 (fig. 6 b).

Effet des systèmes de culture sur la conservation de l’humidité des parcelles semées lors de la 2e date de semis (20 juillet)

21Le 30 août 2018, le profil a été rechargé dans les deux systèmes de culture (fig. 7 a et b).

Figure 7.
Humidité mesurée dans les parcelles SC1 (a) et dans les parcelles SC2 (b) en cours de végétation et en fin de cycle de la deuxième date de semis à N’Tarla en 2018-2019.

22Le 29 septembre, une réduction du taux d’humidité a été constatée tout le long du profil dans les parcelles SC1D2 (fig. 7 a), contrairement à l’évolution du taux d’humidité dans les parcelles SC2D2 (fig. 7 b). La couverture du sol a permis de maintenir l’humidité dans les parcelles SC2. L’assèchement du profil a été identique dans les deux systèmes de culture à la date du 30 novembre et du 28 décembre.

Figure 8.
Humidité mesurée dans les parcelles de mucuna (a) et de niébé (b) à N’Tarla en 2018-2019.

Effet du mucuna et du niébé en culture pure sur la conservation de l’humidité

23Les deux légumineuses ont été semées le 26 juin, l’humidité dans l’horizon (0-10 cm) a été de 8 % pour le mucuna et de 6 % pour le niébé. Deux mois après le semis, période correspondant à la pleine floraison, le profil était bien humide. La figure 8 montre que le profil a été plus humide dans l’horizon (0-10 cm) dans les parcelles de niébé. Une réduction du taux d’humidité a été constatée dans l’horizon 10-20 cm.

24Le 5 octobre, le profil était encore plus humide dans les parcelles de niébé (fig. 8 b). L’humidité dans l’horizon 20-40 cm a varié de 22,2 à 19,9 % pour le niébé contre 12,7 à 8,8 % pour le mucuna. À la profondeur de 60 cm, l’écart a été moins grand, mais le taux d’humidité est resté plus élevé dans les parcelles de niébé : 19,5 % (fig. 8 b) contre 13,7 % pour les parcelles de mucuna (fig. 8 a).

Discussion

25Le changement climatique aura généralement des impacts négatifs sur l’agriculture et menacera la sécurité alimentaire au niveau mondial (Nelson et al., 2009). Dans les pays en développement, le changement climatique aura un effet négatif sur les rendements de la majorité des céréales, avec une variabilité régionale très grande dans l’ampleur des réductions de ces rendements (IPCC, 2014). L’irrégularité et la mauvaise répartition des pluies compromettent la sécurité des moyens de subsistance des pauvres.

26Les études réalisées par Faye et al. (2018) ont montré qu’il existe une grande variabilité entre les rendements du sorgho pour la même zone. Le cumul de la pluviométrie annuelle ne détermine pas à lui seul la faiblesse ou l’importance des rendements agricoles. D’autres facteurs, comme la répartition spatio-temporelle des pluies, influencent l’évolution des rendements. Djohy et al. (2015) ont montré que le retard dans l’installation des pluies, des poches de sécheresse en pleine saison pluvieuse ou un prolongement de saison entraînent un bouleversement du calendrier agricole, et par conséquent une baisse des rendements agricoles. Les pertes d’eau liées au ruissellement peuvent être importantes et atteindre 30 % du cumul annuel (Gigou et al., 2006 ; Sissoko, 2009), voire 40 à 50 % dans des parcelles labourées (Diallo et al., 2004). Pour réduire les pertes d’eau, le développement des cultures en association avec des légumineuses rampantes peut être une alternative. Elles réduiront l’arrachage des particules de terre, et constitueront une barrière physique à l’écoulement de l’eau sur le sol (Ouattara et al., 2018). Des résultats similaires ont été rapportés par Scopel et al. (2005) et Sissoko et al. (2013), qui expliquent que la protection permanente du sol avec une couverture vivante ou morte est une méthode efficace pour contrôler le ruissellement.

27La couverture végétale abondante observée dans les parcelles de sorgho associé au niébé a réduit de beaucoup la température du sol, donc l’évaporation de l’eau de surface. Les micro- organismes en forant des galeries dans le sol favorisent l’infiltration des eaux de pluie (Sissoko, 2009). Cet effet de la couverture sur le gain d’humidité du sol a été également confirmé par Scopel et al. (2005) qui rapportent une réduction de l’évaporation de 10 à 20 %.

28L’analyse de la pluviométrie montre que les poches de sécheresse en début de campagne affectent le taux d’humidité du sol en surface et peuvent retarder la mise en place des cultures. Une bonne distribution spatio-temporelle des pluies est un élément essentiel pour la croissance et la productivité des plantes cultivées (Faye et al., 2018).

Conclusion

29L’étude a permis de montrer l’avantage de la culture associée sorgho/niébé par rapport aux cultures pures (sorgho, niébé et mucuna) sur la conservation de l’humidité dans le sol. Pendant la période de pleine floraison et vers la fin de la campagne, il a été constaté que le dessèchement du profil a été plus rapide dans les parcelles en culture pure.

30Dans le contexte actuel de changement climatique, l’amélioration des systèmes de cultures par une meilleure conservation de l’humidité peut permettre aux variétés améliorées de sorgho de mieux exprimer leur potentiel de production. Même les variétés locales qui sont plus rustiques et ne nécessitent pas autant de soins ont besoin d’une certaine quantité d’humidité pour produire.

31Des efforts doivent être fournis pour maîtriser la gestion de l’eau et les systèmes de cultures associées en combinant la densité, la date de semis, le cycle de culture et la fertilité du sol pour optimiser la production dans un contexte de changement climatique. D’autres essais sont nécessaires pour étudier l’arrangement spatial des cultures associées et le choix des légumineuses à couverture rapide du sol.

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Table des illustrations

Titre Tableau 1. Caractéristiques physico-chimiques du sol de N’Tarla.
Crédits Source : Ballo (1997).
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Légende Figure 1.Localisation et limite pluviométrique de la zone d’étude.
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Légende Figure 2.Pluviométrie et nombre de jours de pluvieux enregistrés à N’Tarla de 1999 à 2018.
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Légende Figure 3.Pluviométrie décadaire enregistrée à N’Tarla en 2018.
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Légende Figure 4.Humidité mesurée dans les parcelles SC1 (a) et dans les parcelles SC2 (b) avant le semis du 26 juin à N’Tarla en 2018-2019.
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Auteurs

Agronome environnementaliste, Institut de l’environnement et de recherches agricoles Inera/GRN-SP Ouest, Farako-Bâ/Bobo-Dioulasso, Burkina Faso

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