République du Niger Ministère de l’Enseignement Supérieur/R/I Université Abdou Moumouni de Niamey Faculté d’Agronomie Pour l’obtention du Master ès-Sciences Agronomiques Spécialité : Phytotechnie Effet d’Acacia senegal (L.) Willd, 1806 sur la productivité du mil dans le parc agroforestier de Dakoro Présenté par: Mr ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali Directrice de Mémoire : Dr ASSOUMANE Aichatou Superviseur : Pr ALZOUMA MAYAKI Zoubeirou Soutenu publiquement le 26 décembre 2017, devant le jury composé de : Président : Pr BARAGE Moussa, Professeur Titulaire, Faculté d’Agronomie, UAM Membres : Pr YAYE Aïssétou Dramé, Maître de Conférences, Faculté d’Agronomie, UAM ; Pr ALZOUMA MAYAKI Zoubeirou, Professeur Titulaire, FAST/UAM ; Dr ASSOUMANE Aichatou, Maître-Assistant, FAST/UAM. Année académique 2016-2017 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali Page 0 DEDICACES Je dédie ce mémoire à : Ma mère, qui a œuvré pour ma réussite, de par son amour, son soutien, tous les sacrifices consentis et ses précieux conseils, pour toute son assistance et sa présence dans ma vie, reçois à travers ce travail aussi modeste soit-il, l'expression de mes sentiments et de mon éternelle gratitude. Mon regretté père (paix à son âme), qui pourrait être fier et trouverait ici le résultat de longues années de sacrifices et de privations pour m'aider à avancer dans la vie. Merci pour les valeurs nobles, l'éducation et le soutient permanent venus de toi. Mon oncle Ibrahim Hassane et ma tante Haoua pour toute l'affection qu'ils m'ont donnée et pour leurs précieux encouragements. Ma regrettée grande sœur Zeinabou (Paix à son âme) et son mari Hama qui ont beaucoup œuvré pour ma réussite. Mon épouse Saoudatou pour sa patience, son soutien moral et sa présence dans ma vie. Mes neveux Habiboullahi et Hamidou et mon cousin Mamoudou qui ont toujours été à mes côtés. Mes frères et sœurs qui n'ont cessé d'être pour moi des exemples de persévérance, de courage et de générosité. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page i REMERCIEMENTS Il nous est agréable d’exprimer notre profonde gratitude à Dr ASSOUMANE Aichatou, directrice de ce mémoire, pour avoir accepté de suivre nos travaux. Vous nous avez guidés à chaque étape de la réalisation de ce document. Vos conseils et remarques nous ont été très utiles. Veuillez trouver ici l’expression de nos vifs remerciements, de notre profonde gratitude et de notre très haute considération. Notre profonde gratitude et nos plus vifs remerciements à Pr ALZOUMA MAYAKI Zoubeirou, enseignant-chercheur à la Faculté des Sciences et Techniques de l’Université Abdou Moumouni de Niamey, d’avoir bien voulu superviser ce travail. Nous remercions vivement Dr BIL-ASSANOU Hassane, pour nous avoir accueillis à bras ouverts à Maradi. Nous avons eu le privilège de travailler avec vous et d’apprécier vos qualités et vos valeurs. Nous vous remercions pour l’accueil, la collaboration et votre inestimable participation dans l’élaboration de ce travail. Soyez assurés de notre attachement et de notre profonde gratitude. Nous exprimons notre respect le plus profond et notre gratitude à Dr Elhadji SEYBOU Djibo, pour ses directives, ses conseils, son soutien moral et d’avoir accepté de juger ce travail. Sa confiance, sa patience, son implication, son intérêt, son écoute et ses précieux conseils ont été une source d’inspiration et de motivation à chacune des étapes de ce travail. Nous adressons aussi nos remerciements à Dr ABDOU MAMAN Mansour, pour avoir accepté de juger ce travail et porter ses appréciations. Notre reconnaissance va aussi à l’endroit de tous les enseignants-chercheurs de la Faculté d’Agronomie pour toute la formation qu’ils nous ont donnée. Nos vifs remerciements à la JEAI-AVACLI, de nous avoir accueillis en tant que stagiaire, de nous accorder une allocation de terrain et d’avoir soutenu entièrement les activités du stage. Par la voie de la JEAI-AVACLI, nous remercions également l’IRD d’avoir accordé une subvention de recherche à l’équipe. Nous remercions l’IRD, de nous avoir accueillis au laboratoire de génétique des plantes de la représentation au Niger durant toute la période de notre phase de rédaction. Notre profonde gratitude à M. MOUSSA Djibo et à M. TIDJANI Moussa, techniciens à l’IRD, représentation au Niger. Vous avez mis à notre disposition le petit matériel de terrain et le matériel de labo, puis vous nous avez guidés dans la manipulation de ce matériel, merci de votre patience et de votre aide. Nous exprimons toute notre gratitude à tous le personnel de la représentation de l’IRD au Niger. Nous remercions également Monsieur Jaharou, Directeur départemental de l’agriculture de Dakoro, pour nous avoir accueillis, hébergés et fournis la logistique tout au long de notre séjour dans son institution, merci de votre hospitalité. Nous sommes profondément reconnaissant à l’endroit de tout Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page ii le personnel de votre institution. Nous exprimons également notre profonde gratitude à Monsieur DIOFFO Oumarou, Docteur vétérinaire, pour sa contribution dans la réussite de notre carrière. Au-delà de ce que nous leur devons socialement, nous tenons à remercier tous nos camarades de section et du parcours de la Fac ainsi que tous les stagiaires de l’IRD (doctorants et ceux en Master) pour leur esprit d’équipe et leur soutien moral. Un grand merci à notre famille et nos amis qui, par leur talent, leur originalité, leur courage et leur persévérance, nous ont procurés le meilleur des soutiens. Enfin nous tenons à remercier toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page iii Table des matières DEDICACES ........................................................................................................................................ i REMERCIEMENTS ............................................................................................................................ ii SIGLES ET ABRÉVIATIONS ............................................................................................................ vi LISTE DES FIGURES ....................................................................................................................... vii LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................................viii LISTE DES ANNEXES ...................................................................................................................... ix Résumé ................................................................................................................................................. x Abstract ............................................................................................................................................... xi INTRODUCTION................................................................................................................................ 1 CHAPITRE I : GENERALITES .......................................................................................................... 3 1.1. Présentation de la zone d'étude ................................................................................................. 3 1.1.1. Milieu physique.................................................................................................................. 3 1.1.1.1. Situation géographique ............................................................................................... 3 1.1.1.2. Climat .......................................................................................................................... 3 1.1.1.4. Relief ........................................................................................................................... 4 1.1.1.5. Sols .............................................................................................................................. 4 1.1.1.6. Ressources en eau ....................................................................................................... 4 1.1.1.7. Végétation ................................................................................................................... 5 1.1.2. Aspects socio-économiques ............................................................................................... 5 1.1.2.1. Caractéristiques de la population ................................................................................ 5 1.1.2.2. Activités agricoles ....................................................................................................... 6 1.1.2.3. Elevage ........................................................................................................................ 6 1.1.2.4. Activités non agricoles ................................................................................................ 6 1.2. Présentation de la structure d’accueil (IRD) ............................................................................. 7 1.3. Synthèse bibliographique .......................................................................................................... 8 1.3.1. Systèmes agroforestiers et leur intérêt pour l’agriculture .................................................. 8 1.3.1.1. Interactions arbres/ culture ou arbres/ prairie .............................................................. 8 1.3.2. Espèces étudiées ............................................................................................................... 11 1.3.2.1. Acacia senegal (L.) Willd, 1806 .............................................................................. 11 1.3.2.2. Pennisetum glaucum ([L.] R.Br) ............................................................................... 13 CHAPITRE II : MATERIEL ET METHODES.................................................................................. 15 2.1. Matériel ................................................................................................................................... 15 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page iv 2.1.1. Site expérimental ............................................................................................................. 15 2.1.2. Matériel végétal................................................................................................................ 17 2.1.3. Matériel technique............................................................................................................ 17 2.2. Méthodes ................................................................................................................................. 18 2.2.1. Choix du site et échantillonnage ...................................................................................... 18 2.2.2. Dispositif expérimental .................................................................................................... 18 2.2.3. Conduite des mesures....................................................................................................... 20 2.2.3.1. Mesures des paramètres de croissance ...................................................................... 20 2.2.3.2. Récolte et évaluation des rendements ....................................................................... 20 2.2.3.3. Prélèvement des échantillons de sol.......................................................................... 22 2.2.4. Analyse des données et tests statistiques .......................................................................... 22 CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSION............................................................................. 23 3.1. Résultats .................................................................................................................................. 23 3.1.1. Croissance et productivité du mil..................................................................................... 23 3.1.1.1. Paramètres phénologiques......................................................................................... 23 3.1.1.2. Evaluation des rendements........................................................................................ 25 3.1.1.3. Autres composantes de rendement ............................................................................ 27 3.1.2. Analyse comparative des composantes physico-chimiques des sols des différentes zones d’interaction ............................................................................................................................... 28 3.2. Discussion ............................................................................................................................... 32 CONCLUSION ET PERSPECTIVES ............................................................................................... 35 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ........................................................................................... 36 ANNEXES ........................................................................................................................................... a Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page v SIGLES ET ABRÉVIATIONS ACP : Analyse en Composantes Principales AGRHYMET : Centre Régional de formation et d’applications en Agro-météorologie et Hydrologie opérationnelles CILSS : Comité permanent Inter-Etats de Lutte contre la Sécheresse dans le Sahel CRA : Centre Régional AGRHYMET DDA : Direction Départementale de l’Agriculture DDE : Direction Départementale de l’Environnement DDEL : Direction Départementale de l’Elevage DDH : Direction Départemental de l’Hydraulique DDP : Direction Départementale du Plan DEA : Diplôme d’Etudes Approfondies DESS : Diplôme d’Etudes Supérieures Spécialisées FAO : Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture HCI-3N : Haut-commissariat à l’Initiative 3N (Les Nigériens Nourrissent les Nigériens) ICRISAT: Institut International de Recherche sur les Cultures des Régions Semi-arides Tropicales INRAN : Institut National de Recherche Agronomique du Niger INS : Institut National de la Statistique IRD : Institut de Recherche pour le Développement ITA : Ingénieurs des Techniques Agricoles JAS : Jours Après Semis JEAI : Jeune Equipe Associée à IRD MDA : Ministère du Développement Agricole NPK : Azote Phosphore Potassium ORSTOM : Office de la Recherche Scientifique et Technique d’Outre Mère PROTA : Protabase ROCAFREMI : Réseau Ouest et Centre Africain de Recherche sur le Mil SDA : Service Départemental de l’Agriculture SDH : Service Départemental de l’Hydraulique UAM : Université Abdou Moumouni UBT : Unité Bétail Tropical Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page vi LISTE DES FIGURES Figure 1 : Carte de localisation de la zone d’étude ............................................................................. 3 Figure 2: Pieds d’Acacia senegal dans le parc agroforestier à Dakoro ............................................. 12 Figure 3: Pieds de mil (Pennisetum glaucum [L.] R.Br)................................................................... 14 Figure 4 : Situation du site par rapport à la ville de Dakoro ............................................................. 15 Figure 5 : Distribution des pieds d'A. senegal ayant fait l'objet de suivi dans le parc....................... 15 Figure 6: Champ de mil dans le parc agroforestier à base d’Acacia senegal de Dakoro .................. 16 Figure 7 : Champ de mil dans le système à culture pure (Dakoro) ................................................... 16 Figure 8: Quelques matériels techniques utilisés .............................................................................. 17 Figure 9: Dispositif expérimental en couronnes concentriques. ....................................................... 19 Figure 10: Dispositif expérimental du système à culture pure .......................................................... 20 Figure 11: Evaluation du rendement du mil (épis, grains et biomasse) ............................................ 21 Figure 12: Evolution du nombre de feuilles au cours de la croissance du mil dans les zones de culture................................................................................................................................................. 23 Figure 13: Evolution de la taille des plants de mil dans les zones de cultures.................................. 24 Figure 14: Courbe tendancielle de taille moyenne des plants de mil dans les différentes zones de cultures. .............................................................................................................................................. 24 Figure 15: Longueurs moyennes des entrenœuds des tiges des plants de mil dans les zones d’interaction d’A. senegal et dans la culture pure de mil. .................................................................. 25 Figure 16: Autres composantes de rendement (talles fertiles et infertiles et nombre de tiges) ......... 27 Figure 17: Les teneurs des 4 principaux éléments chimiques du sol. ............................................... 29 Figure 18: Plan de l’Analyse en Composante Principale (ACP) entre les composantes du rendement et les paramètres chimiques des sols dans les différentes zones de cultures...................................... 31 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page vii LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Paramètres dendrométriques des pieds sous lesquels le dispositif expérimental a été installé et leurs coordonnées géographiques. ..................................................................................... 18 Tableau 2 : Rendement en grains, épis et biomasse sèche du mil dans les zones d’interactions de l’arbre A. senegal, dans les témoins du parc et dans la culture pure. ................................................. 26 Tableau 3: Résultats des analyses physiques des sols du site ........................................................... 28 Tableau 4: Matrice de corrélation entre les variables de croissance et les éléments chimiques du sol du site. ................................................................................................................................................ 30 Tableau 5 : Valeurs propres (bits) et inertie (%) des 4 premiers axes factoriels de l’ACP ............... 30 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page viii LISTE DES ANNEXES Annexe 1 : Fiche de relevés parc..........................................................................................................a Annexe 2 : Fiche de relevés culture pure..............................................................................................g Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page ix Résumé Les parcs agroforestiers à base d’Acacia senegal sont assez répandus dans le pays sur plusieurs types d’associations avec des cultures céréalières. L’objectif de ce travail est de promouvoir le système de culture Acacia senegal / mil afin d’améliorer la productivité du mil. Pour se faire, la production du mil a été suivie dans un parc agroforestier à base d’Acacia senegal et dans deux champs de culture pure de mil, dans le Département de Dakoro. Le dispositif est en couronnes concentriques (Z1 à Z4) dans le parc et en parcelles de 5 m x 5 m dans le système à culture pure (CP). Le suivi a porté sur des plants de mil semés dans différentes couronnes autour de l’arbre et dans une zone hors influence de l’arbre qui sert de témoin T. Des paramètres de croissance à savoir la taille, le nombre de feuilles et la longueur des entrenœuds ainsi que des paramètres de rendement comme le poids des épis, de la biomasse, des grains et le nombre de talles fertiles ont été mesurés. Une caractérisation physico-chimique des sols des deux systèmes de culture a également été effectuée. Les résultats de cette étude ont montré que la hauteur des plants, le nombre de feuilles et la biomasse sont plus élevés hors houppier (Z3 et Z4) que sous houppier (Z1 et Z2) de l’arbre d’A. senegal. Ces paramètres sont cependant, plus élevés dans l’ensemble du parc comparés au système à culture pure. Les rendements en talles fertiles, en grains et en épis sont significativement plus élevés dans les zones Z3 et Z4, suivi respectivement de Z2, du témoin parc (T), de Z1 et du système à culture pure (CP). Les teneurs en éléments minéraux comme le carbone, l’azote, le phosphore assimilable et la somme des bases échangeables sont quant à elles plus élevées dans les zones sous influence de l’arbre (Z1, Z2, Z3 et Z4) que dans celles hors influence (T et CP). Ces fertilisants, engendrés par la présence d’A senegal, auraient contribué à l’amélioration de la productivité du mil dans le parc. Ces résultats montrent que le parc à A. senegal augmente le rendement du mil, ce système pourrait donc être vulgarisé au niveau des producteurs agricoles afin d’améliorer la production de cette céréale. Mots clés : parc agroforestier, Acacia senegal, mil, productivité, Dakoro, Niger. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page x Abstract The agroforestry parklands based on Acacia senegal is spilled enough in the country with several types of associations with cereal cultures. The objective of this work is to promote the system of culture Acacia senegal/millet in order to improve the productivity of the millet. To make itself, the production of the millet has been followed in an agroforestry parkland based on Acacia senegal and in two fields of pure culture of millet, in the Department of Dakoro during one whole season. The device is in concentric circles in the park (Z1 to Z4) and in parcels of 5 x m 5 m in the system to pure culture (CP). The follow-up was about plantations of millet sowed in different circles around the tree and in a zone out influence of the tree that acts as witness T. Of the growth parameters to know the size, the number of leaves and the length of the internodes as well as the parameters of output as the weight of the ears, of the biomass, of the grains and the number of fertile tillers have been measured. A withdrawal of soil has also been done in the two systems of culture seen some of its physicochemical characterization. The results of this survey showed that the height of the plantations, the number of leaves and the biomass are raised more out crown (Z3 and Z4) that coins crown (Z1 and Z2) of the tree of A. senegal. These parameters are however, more elevated on the whole of the park compared to the system of pure culture. The outputs of fertile tillers, of grains and of ears are meaningfully more elevated in the Z3 zones and Z4, follow-up respectively of Z2, of the witness park (T), of Z1 and the system of pure culture (CP). The contents in mineral elements as the carbon, nitrogen, the assimilated phosphor and the sum of the exchangeable bases are as for them are higher in zones under tree influence (Z1, Z2, Z3 and Z4) than in zones outside influence (T and CP). These results show that the park to A. senegal improves the productivity of the millet, what could be popularized at the level of the agricultural producers in order to improve cereal production. Key words: agroforestry parkland, Acacia senegal, millet, productivity, Dakoro, Niger. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page xi INTRODUCTION L’agriculture nigérienne est une agriculture de subsistance avec peu d’apports de fumure et d’engrais. Elle évolue dans un contexte de faible niveau de fertilité du fait de la pauvreté des sols et du climat très défavorable caractérisé par l'insuffisance et la mauvaise répartition spatiotemporelle des pluies (Ibrahim, 2010). Par conséquent, la dégradation des sols est à la hausse et la production agricole est en déclin (Wezel, 2000). Différentes options existent pour surmonter la diminution de la fertilité des sols et la faible production agricole, mais souvent ces options ne peuvent pas être mises en œuvre. L'épandage de fumier ou de l'engrais constitue une de ces options, mais les contraintes économiques des ménages limitent leur adoption (Wezel, 2000). Une autre option serait l'utilisation de paillis, mais des quantités suffisantes sont rarement disponibles car les résidus de récolte sont utilisés à d'autres fins telles que des matériaux de construction, combustible et fourrage pendant la saison sèche (Bationo & Mokwunye, 1991). Des options ne nécessitant aucune sortie monétaire constitueraient donc des alternatives plus en adéquation avec les conditions socio-économiques des paysans, notamment l'intégration de la végétation ligneuse naturelle aux cultures. C’est ce qui confère à l’arbre un rôle important dans les systèmes soudano-sahéliens, il devient alors de plus en plus une composante majeure du milieu (Boubacar, 2006). L’agroforesterie est l’une des options pour résoudre le problème de faible niveau de fertilité des sols avec toutefois la promotion d’un développement durable (N’garbaroum, 1994). L’intégration d’arbres dans les systèmes de cultures peut avoir des effets bénéfiques sur la production agricole. Plusieurs auteurs ont démontré l'avantage de cette intégration dans les systèmes de production agricole (Maïga, 1987; Maï Moussa, 1996; Boffa, 2000). Au Niger, l’espèce Acacia senegal est largement utilisée dans les parcs agroforestiers en association avec plusieurs céréales dont le mil. A. senegal a un grand potentiel pour la stabilisation et la reconstitution des agro-écosystèmes dégradés et vulnérables (Boubacar, 2006). C’est est une espèce d’importance majeure dans la zone sahélienne car elle s’adapte parfaitement à des basses précipitations et des hautes températures (Wickens et al., 1995). A. senegal présente aussi de nombreux intérêts comme : la production de gomme arabique, la fourniture du fourrage, du bois de feu et de service ou encore des remèdes traditionnels. Son excellente adaptation aux conditions arides en fait l’une des espèces les plus utilisées dans les programmes de reboisement en zones sèches (Soloviev et al., 2009). Acacia senegal fait partie des Mimosacées et a de ce fait la propriété de fixer l’azote atmosphérique. L’espèce possède ainsi la capacité de reconstituer les sols à la fois grâce à l’abondance de sa biomasse végétale et à son aptitude à mobiliser l’azote atmosphérique (Damas Poda et al., 2009). Le mil (Pennisetum glaucum (L.) R. Br.) est une céréale de base dans les zones tropicales semiarides. En Afrique, il est principalement cultivé au Sahel Occidental et dans les régions orientale et Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 1 australe (Bolozogola, 2004). Près de 40% de la production mondiale du mil provient de l’Afrique et l’Afrique de l’Ouest fournit environ 80% dont 20% de cette production provient du Niger (Ibrahim, 2010). En 2014, la production du mil du Niger était estimée à 3.321.753 tonnes (MDA, 2015). Au Niger, le mil est la principale production agricole et est essentiellement cultivé pour ses grains. Il constitue l’alimentation de base de la population nigérienne. Environ 16 millions d'hectares sont mis en culture chaque année au Niger pour les cultures vivrières et le mil occupe 46,20% de cette superficie et représente 69,56% de la production céréalière nationale (MDA, 2015). Cependant, malgré l’importance des superficies emblavées, l’augmentation de sa production reste faible et les rendements ont tendance à se plafonner, dépassant rarement les 500 kg/ha en milieu paysan (MDA, 2015). Il faudrait donc trouver des méthodes de culture qui permettront d’accroitre durablement sa production. Des études menées en zones sahélienne et sahélo-saharienne au Niger ont mis en lumière les effets de l’arbre Acacia senegal sur la productivité du mil (Abdou, 2015 ; Elh Seybou, 2016). La présente étude s’inscrit à la suite de ces travaux et s’inspire de leurs méthodologies et réflexions pour approfondir la question de l’influence de cette espèce sur l’amélioration de la productivité agricole dans un parc agroforestier à Dakoro. L’objectif général est de mettre en évidence la contribution des parcs agroforestiers à base d’Acacia senegal dans l’amélioration de la productivité du mil au Niger. Il s’agit spécifiquement de: caractériser la phénologie du mil dans le parc à A. senegal et les champs à culture pure; analyser les écarts de rendements en grains et en biomasse entre les deux systèmes de production ; caractériser le niveau de fertilité du sol à travers une analyse des composantes physicochimiques des sols. Le présent document comporte trois (3) chapitres qui sont structurés comme suit : Le premier chapitre aborde les généralités. Le second chapitre expose la méthodologie. Le troisième présente les résultats de l’étude ainsi que leur discussion. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 2 CHAPITRE I : GENERALITES 1.1. Présentation de la zone d'étude 1.1.1. Milieu physique 1.1.1.1. Situation géographique Cette étude a été menée dans le parc agro-forestier de Dokoro. Le département de Dakoro est situé dans la partie septentrionale de la région de Maradi. Il est compris entre 13°40' de latitude Nord et 7°45' de longitude Est. Le département de Dakoro couvre une superficie de 11 174 km², soit 26,73% de celle de la région de Maradi qui est de 41.796 km² et 1,48% de la superficie totale du Niger (DDP/ Dakoro, 2012). Il fait frontière au Nord avec le département de Tchirozérine, au Nord-Ouest avec celui de Gadabedji, à l’Ouest avec ceux de Keita, Bouza et Madaoua, au Sud avec le département de Guidan Roumdji et à l’Est avec ceux de Mayahi et Tanout. La figure 1 présente la localisation du département de Dakoro. Figure 1 : Carte de localisation de la zone d’étude 1.1.1.2. Climat Le climat va du type sahélien au Sud au type sahélo-saharien au Nord avec des précipitations annuelles comprises entre 500 et moins de 300 mm reparties de juin à septembre. C’est un climat très contrasté avec trois saisons (DDA/ Dakoro, 2015) : Une saison sèche froide de novembre à février pendant laquelle souffle l’harmattan avec une Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 3 forte baisse de température qui favorise le maraichage (12 à 15°c). Une saison sèche chaude de mars à mai avec une température pouvant aller jusqu’à 46°c et qui se caractérise par l’arrivée des premières pluies. Une saison pluvieuse de juin à septembre pendant laquelle souffle la mousson avec des températures de 21 à 37°c, favorables aux cultures vivrières. Le régime pluviométrique est irrégulier tant dans l’espace que dans le temps. 1.1.1.4. Relief Le département de Dakoro présente une morphologie dunaire, relativement plate avec des nombreuses ondulations. En outre, il est traversé d’Est en Ouest par un réseau de vallées sèches orientées Nord/ Ouest (la Tarka et le Goulbin N’Kaba). L’ensemble du département fait partie du quaternaire indifférencié, c'est-à-dire une pénéplaine d’altitude variant de 318 à 493 mètres. 1.1.1.5. Sols Au plan pédologique, le département de Dakoro comprend trois grands groupes des sols différenciés par le matériau d'origine, par la géomorphologie et par les conditions climatiques. Du Nord au Sud les sols se présentent comme suit (SDA/ Dakoro, 2000) : Les sols isohumiques dont la limite méridionale s'arrête à la vallée de la Tarka. Il s'agit de sols peu structurés, très sensibles à l'érosion éolienne et d'une fertilité très faible. Ils ont évolué dans des conditions d'aridité et possèdent une vocation essentiellement pastorale. Les sols ferrugineux tropicaux qui occupent d'importantes superficies et couvrent pratiquement tout le département au Sud de la vallée de la Tarka. Les faibles précipitations enregistrées n'autorisent sur ces sols qu'une agriculture aléatoire. Outre ces deux grands ensembles, il existe des sols plus ou moins hydromorphes présents dans les vallées de la Tarka et du Goulbin N'Kaba. Ils présentent une bonne aptitude à l'irrigation. 1.1.1.6. Ressources en eau Il existe deux types des ressources en eau : Les eaux de surface : ces eaux se limitent seulement aux mares qui sont au nombre de 34 dont une permanente, celle de Akadané qui fait 100 ha actuellement alors qu'elle en faisait 200 dans les années 1990 (SDH/ Dakoro, 1997). Toutes ces mares sont alimentées par le ruissellement en saison de pluies. Ces points d'eau jouent un rôle important dans la vie socio-économique de la population en général et en particulier dans les activités de maraichage et pastorales. Les eaux souterraines : deux nappes souterraines intéressent le département de Dakoro. La Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 4 nappe du continental Hamadien constitue un aquifère multicouche avec des grès et la nappe des alluvions anciennes du Goulbi N'Kaba qui se repose sur des grès bariolés avec des galets et des sables (SDDRM, 1997). Ces eaux souterraines constituent la source d'approvisionnement en eau pendant la saison sèche. 1.1.1.7. Végétation Situé en zone tropicale sèche sous l’emprise du climat sahélien, le département de Dakoro a un environnement caractérisé par des formations végétales épineuses. Il faut aussi tenir compte de la présence de diverses herbacées qui constituent des ressources fourragères très importantes dans la zone. Il faut également noter la présence des forêts classées de Birnin Lallé (46 ha) et de Gadabéji (76000 ha) et une gommeraie de 841 ha (DDE/ Dakoro, 2016). Ces forets ont perdu beaucoup de leurs ressources arbustives suite à des coupes abusives du bois. La strate ligneuse est essentiellement composée de Balanites aegyptiaca, Acacia senegal, Acacia radiana, Acacia seyal, Acacia nilotica, Faidherbia albida, Ziziphus mauritiana, Hyphaene thebeca, Sclerocarya birrea, Combretum glutinosum, Combretum micronatum, Boscia senegalensis, Guiera senegalensis, Calotropis procera, Philiostigna reticulatum (DDE/ Dakoro, 2016). Quant à la strate herbacée, elle est dominée par des espèces annuelles telles que Cenchrus biflorus, Dactyloctenium, Aristida, Arachiara, Cragrastis schoenefeldia etc. 1.1.2. Aspects socio-économiques 1.1.2.1. Caractéristiques de la population La population du département de Dakoro est estimée à 681.562 habitants en 2015, avec une densité moyenne de 61 habitants /km² et un taux d'accroissement naturel de 3,7% (DDP/ Dakoro, 2016). Ce département est peuplé essentiellement par trois groupes ethniques. Ces trois grands groupes et l'origine de leur provenance se résument comme suit : Les Haoussas composés des sous-groupes suivants : Les Gobirawa venant de l'Aïr pour certains et de Tibiri pour d'autres ; Les Katsinawa venus de Katsina (Nigeria) ; Les Aderawa venus de l'Ader (région de Tahoua) ; Les Kambari barebari venant de Daoura (Nigeria). Les Haoussas occupent la bande Sud et le centre du département, plus particulièrement dans le canton de Kornaka, Birnin Lallé et Soli Tagriss où ils sont majoritaires. Les Peulhs dont toutes les tribus se réclament originaires de Sokoto (Nigeria). On distingue des sous-groupes tels que les Kassaoussawa, les Yamawa, les Bikaraoua (Bororo) qui sont des nomades et occupant la partie Nord avec les Touareg. Les Peulhs Farfarou qui se sont Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 5 plus ou moins sédentarisés occupent le centre et le Sud-Ouest du département formant le groupement peulh de Korahane. Les Touareg sont constitués de deux principaux groupes à savoir les Kel Ferwane et les Kel Gress venant du Nord (Aïr) et du Nord-Ouest (région de Tahoua). On rencontre aussi minoritairement les Igadalène et les Imagarawan occupant l'extrême Nord du département. 1.1.2.2. Activités agricoles L'Agriculture constitue la principale activité économique des populations sédentaires. Les principales cultures sont le mil (117405,67 tonnes produites sur environ 85% des surfaces cultivées en 2015), le sorgho, le niébé et l'arachide. Le manioc, l'oseille et le maïs sont aussi cultivés mais à petite échelle (DDA/ Dakoro, 2016). La production céréalière est généralement destinée à l'autoconsommation (plus de 80%). Le bilan céréalier est souvent déficitaire (une année sur deux). L'augmentation de la production dépend beaucoup plus de l'extension des superficies emblavées. Mais cette agriculture est contrainte par les aléas climatiques, la baisse continue de fertilité des sols et les ennemis des cultures, ce qui rend le département, une zone à déficit alimentaire récurrent (DDA/ Dakoro, 2016). 1.1.2.3. Elevage L'élevage, avec un cheptel de 484.530 UBT en 2016 (DDEL/ Dakoro, 2016), est la deuxième activité économique du département. En terme d’effectifs, celui des bovins (289.623) est dominant, suivi des caprins (541.978), ovins (224.028), camelins (111653), asins (44227) et équins (4165) (DDEL/ Dakoro, 2016). La superficie pastorale est de 563.509,29 ha. L’élevage est pratiqué sous trois formes : sédentaire, nomade et transhumant. Il utilise l'ensemble de la zone pastorale et agricole à travers un mouvement pendulaire et cycliste. Les principales espèces appetées sont : Cenchrus bifloris, L. mittabilus, Zornia glochidatta, Aricarpus obalufolus, Acacia radiana, Acacia senegal, Ziziphus mauritiana, Balanites aegyptiaca, Faidherbia albida. Le plus grande contrainte pour l’élevage dans cette zone est l’envahissement à plus de 80% des enclaves pastorales par l’espèce Sida codifolia. On note également l’avancée du front agricole dans la Tarka supposée avoir un statut pastoral. 1.1.2.4. Activités non agricoles L'activité commerciale occupe une bonne partie de la population. La part importante que tient la vente du bétail dans l'économie du département fait la spécificité de Dakoro. Le secteur de l'artisanat regroupe une gamme d'activités. Il concerne tous les groupes ethniques, en particulier les Touareg spécialisés dans la bijouterie, le travail de cuir, la confection des nattes etc. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 6 1.2. Présentation de la structure d’accueil (IRD) Créé en 1944, l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD, ex ORSTOM) est un établissement français à caractère scientifique et technologique, placé sous la double tutelle des ministères chargés de la recherche et des affaires étrangères. Il déploie ses activités à l’international depuis son siège, à Marseille, et ses deux centres métropolitains de Montpellier et de Bondy. L’IRD conduit des programmes scientifiques centrés sur les relations entre l’homme et son environnement dans les pays du Sud, dans l’objectif de contribuer à leur développement. Il remplit les missions fondamentales de : recherche, expertise et valorisation, soutien et formation, information scientifique. L’IRD mène des recherches en partenariat avec les acteurs scientifiques, sociaux et politiques des pays du Sud, d’où l’importance d’une représentation physique à l’étranger. Il dispose de 35 implantations dans le monde, dont 5 en France métropole, 25 représentations dans des pays étrangers et 5 dans les ROM-COM. Les chercheurs de l’IRD interviennent dans une cinquantaine de pays. Les travaux effectués par les chercheurs de l’IRD sont coordonnés par trois départements scientifiques : Ressource et environnement : les recherches visent à comprendre certains phénomènes comme la variabilité climatique, l’interaction entre atmosphère et océan… Une meilleure perception du climat permet d’évaluer ses effets sur les ressource en eau et végétales aussi sur les risques naturels de l’environnement tel que les volcans ou les séismes. Santé : les travaux portent sur les maladies tropicales (dengue, paludisme, SIDA…), la nutrition ; la santé et l’environnement ; Société : les études menées sont axées sur les sciences sociales (développement urbain, la pauvreté et ses déterminants) dans un large spectre de discipline en interaction avec les questions relatives à la société/risques environnementaux tels que la migration et les conflits. En 2014, l’institut totalise plus de 2221 agents, dont 835 chercheurs, 935 ingénieurs et techniciens et 451 agents locaux. La vocation de cet institut pour les partenariats avec les équipes du Sud se traduit notamment par l’affectation des agents hors métropole. En matière d’enseignement supérieur, 147 bourses de thèses étaient attribuées en 2014, 3682 publications scientifiques en 2013 et 42 jeunes équipes du Sud (JEAI) soutenues. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 7 1.3. Synthèse bibliographique 1.3.1. Systèmes agroforestiers et leur intérêt pour l’agriculture L’agroforesterie est un mode d’utilisation des terres qui introduit les arbres et/ou les animaux dans les systèmes de cultures sur la même parcelle (Gordon & Newman, 1997). Pour Simard (2012), « l’agroforesterie comprend tous les systèmes et pratiques d’utilisation des terres dans lesquels des plantes ligneuses pérennes sont délibérément cultivées sur des parcelles également exploitées pour des productions agricoles et/ou animales, qu’il s’agisse d’une association spatiale ou temporelle. Il doit exister des interactions d’ordre écologique et économique, entre les éléments ligneux et les éléments non ligneux ». En d’autre terme l’agroforesterie consiste à combiner productions agricoles et forestières afin de tirer profit de la complémentarité entre ces deux processus. La définition de l’agroforesterie inclut trois types de systèmes : L’association entre arbres et cultures (on parle également d’agrosylviculture) ; Le sylvopastoralisme, système répandu dans les quatre (4) zones agro-climatiques du Niger, qui consiste à associer production forestière et élevage extensif ; L’agrosylvopastoralisme qui associe les trois composantes (ligneux, cultures et animaux) Un système agroforestier doit remplir les critères suivants (Boffa, 2000) : Minimum deux espèces, dont au moins une est un arbre ; Cycle de production supérieur à un an ; Interactions économiques et/ou environnementales significatives entre les arbres et les autres composantes. 1.3.1.1. Interactions arbres/ culture ou arbres/ prairie Il est difficile de connaître de façon certaine la nature des résultats d’une association agroforestière (prédominance des phénomènes de compétition ou de facilitation) (Ong, 1996). Les conséquences d’une association sont en effet hautement variables en fonction des espèces associées, du site étudié (conditions pédoclimatiques), mais elles sont aussi variables, dans le temps (pour un même site) : l’intensité de la compétition varie en fonction de la croissance des arbres, et de la variabilité annuelle du climat (par exemple, une association favorable une année pluvieuse peut se révéler défavorable une année sèche). Les principales interactions concernent l’eau, les éléments minéraux (prélèvements et restitutions), l’utilisation de la lumière, les maladies, les populations d’adventices et de ravageurs, et le contrôle de certains paramètres du sol (érosion, compaction, taux de matière organique, lixiviation de l’azote) (Dupraz, 2002). Quoi qu’il en soit, il semble que les associations agroforestières ont plus de chances de réussite lorsque les paramètres ne sont pas trop limitants. Il est donc conseillé d’implanter les parcelles agroforestières sur les sols fertiles plutôt que sur les sols pauvres (Williams et al., 1997). Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 8 1.3.1.2. Caractéristiques d’intérêt des associations agroforestières pour l’agriculture Un gain de productivité L’agroforesterie permet d’augmenter le nombre de productions réalisées sur une même parcelle. Ces productions entrent évidemment en compétition pour les ressources disponibles dans le milieu, mais outre cette compétition il y a également une complémentarité entre les arbres et la production agricole. Cette complémentarité provient de l’optimisation (intensification) de l’utilisation des ressources en eau et en lumière (Ong, 1996) notamment grâce à un prélèvement dans des strates différentes de l’air et du sol (enracinement des arbres en dessous de la zone racinaire de la culture, par cernage naturel, lorsque les arbres sont régulièrement en présence de cultures hivernales (Liagre et al., 2005)). Lorsqu’ils sont bien menés, les systèmes agroforestiers aboutissent donc à une productivité plus importante (à la surface) que les systèmes « classiques » (en assolement de cultures pures) (Liagre et al., 2005). Ce gain en productivité se traduit par un gain de revenu sur la parcelle si on prend tout le cycle de production en considération, sans affecter trop lourdement la trésorerie de la parcelle à court terme. Les principaux débouchés économiques des arbres sont la production de bois (bois d’œuvre surtout), de fruits (parfois même les deux) et celle de fourrage, dans le cas d’associations sylvopastorales. Un autre avantage des associations agroforestières est que les arbres y poussent plus vite qu’en boisement, dans la mesure où ils y disposent de plus de ressources et où ils peuvent bénéficier en partie de la fertilisation qui est apportée aux cultures (Liagre et al., 2005). Ils y sont en général également plus résistants. En effet les arbres agroforestiers fonctionnent comme des arbres isolés : ils sont toujours soumis au vent, et donc s’enracinent plus solidement que leurs congénères en boisement pur. De plus, dans le cas des arbres agroforestiers, le vent s’exerce surtout au niveau du tronc, à l’inverse des arbres en peuplement pour lesquels le vent s’exerce majoritairement au niveau du houppier, aboutissant ainsi à une contrainte plus forte. Les arbres agroforestiers subissent par conséquent beaucoup moins de dégâts que les arbres en peuplement lors de tempêtes (Y. Brunet et al., 2006). Autres bénéfices agronomiques et environnementaux de l’agroforesterie Les systèmes agroforestiers permettent une amélioration de la fertilité du sol, par la minéralisation de la litière de feuilles des arbres en surface (Ong, 1996), et surtout par la dégradation en profondeur dans le sol des racines mortes des arbres (notamment après un élagage) (Dupraz, 2002). De nombreuses études ont montré que les plantations d’arbres peuvent entrainer des modifications des propriétés chimiques du sol (Priha et al., 1999 ; Marschner et al., 2005), des activités biologiques notamment la minéralisation du C et du N du sol (Marschner et al 2005 ; Berg et al., 2008, Ndour et Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 9 al., 2001 ; Duponnois et al., 2001) et des structures génétiques des communautés microbiennes (Priha et al., 1999). Utilisées comme haies, les lignes d’arbres agroforestières ont un effet brise vent si elles sont orientées perpendiculairement au sens de ce dernier : elles réduisent sa vitesse, créant une zone protégée derrière la ligne, dont la longueur est proportionnelle à la hauteur des arbres (Valengin, 2006). Cette protection est intéressante dans les zones venteuses, que ce soit pour une culture de rente ou pour une prairie pâturée (Ong, 1996). Elles permettent également de limiter l’érosion éolienne. En effet, l’augmentation du taux de matière organique et de la macroporosité du sol en raison de la présence des arbres et de l’enherbement à leur pied, permettent de ralentir les écoulements d’eau et de favoriser leur infiltration dans le sol, donc de limiter le ruissellement et le départ de terre, surtout si l’alignement d’arbres est perpendiculaire à la pente (Valengin, 2006). Par ailleurs, le réseau formé par les racines des arbres sous la zone racinaire de la culture permet la récupération d’une partie de l’azote non utilisé par la culture ou la prairie, et qui est lixivié (Liagre et al., 2005). Cette récupération permet ainsi de limiter les pollutions issues de la parcelle, tout en fournissant une source d’alimentation pour les arbres. Dans les parcelles sylvopastorales, la présence d’arbres permet d’améliorer le confort animal. Les arbres jouent un rôle de protection des animaux contre les intempéries et leur font de l’ombre pendant les périodes de chaleur (Rapey, 2000). Ils permettent également d’étaler la saison de production d’herbe (Rapey, 2000) et leurs feuilles sont source de fourrage. L’hétérogénéité de la végétation (cultures, arbres, et enherbement) permet l’établissement d’une biodiversité plus riche sur la parcelle. Elle permet d’abriter à la fois des ravageurs et des auxiliaires des cultures. Le meilleur équilibre qui résulte de la cohabitation de ces différentes populations doit permettre d’aboutir à un meilleur contrôle de la population de ravageurs et à une moindre fréquence de situations de crises sanitaires pour la culture (Liagre et al., 2005). Une autre fonction non marchande des systèmes agroforestiers est l’approvisionnement en bois de chauffage. Cependant, il ne faut pas oublier que ces systèmes représentent aussi certaines contraintes. Contraintes des systèmes agroforestiers Parmi les contraintes liées aux systèmes agroforestiers, on peut compter une perte de surface immédiate pour la production agricole et à plus long terme, une diminution du rendement de la culture intercalaire ou de la production d’herbe qui sont fonction de la distance entre les lignes d’arbres, de la largeur de la ligne, et de l’ampleur du houppier lorsque l’arbre grandit (Dupraz et al., 2005). Il faut noter également une augmentation du temps de travail passé sur la parcelle, au moins pendant la première moitié de la vie de l’arbre. Le temps de travail nécessaire pour l’entretien des arbres dans le cas d’une production de bois d’œuvre, par exemple, pour une densité de 50 à 100 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 10 arbres à l’hectare a été évaluée à 1 et 2 jours par hectare et par an (Liagre et al., 2005). Une autre contrainte à relever est l’investissement au moment de l’implantation de la parcelle, qui est fonction de la densité de la plantation, des essences utilisées, et de la mise en place ou non de protections pour les arbres contre le bétail ou le gibier (Dupraz & Capillon, 2005). On voit que si la rentabilité des systèmes agroforestiers a été démontrée, elle n’en est pas pour autant systématique, ce qui rend nécessaire sa réévaluation dès que les conditions de l’association changent (essences d’arbres ou culture associée, contexte pédoclimatique, modalités d’implantation et de gestion du système). 1.3.2. Espèces étudiées 1.3.2.1. Acacia senegal (L.) Willd, 1806 Acacia senegal encore appelé gommier blanc est une espèce d’arbre ou d'arbuste originaire d'Afrique. Selon la classification, il appartient au : Règne : Plantae ; Sous-règne : Tracheobionta ; Division : Magnoliophyta Classe : Magnoliopsida ; Sous-classe : Rosidea ; Ordre : Fabales ; Famille : Mimosaceae ; Sous-famille : Mimosoideae ; Genre : Acacia Espèce : Acacia senegal Description botanique Acacia senegal (figure 2) est un arbre ou arbuste épineux, de 2 à 6 m (rarement 8 m) avec couronne en parasol. Très rameuses, les branches sont très ramifiées, les rameaux supérieurs sont divergents et ascendants. L’écorce est gris clair à brun clair et lisse sur les jeunes rameaux. La tranche est marbrée rouge et blanche. Les épines sont par trois et les griffes acérées, les deux latéraux sont courbés vers le haut et la médiane vers le bas. Les feuilles, petites vert gris sont bipennées avec 3 à 6 paires de pinnules ayant 10 à 20 paires de foliolules ovales de 3 à 6 mm de long et 1 à 2 mm de large. Les fleurs sont situées sur les épis de 3 à 8 cm, blancs, pédonculés, insérés par 2 ou 3 par fascicules axillaires. Les gousses de 7 à 10 cm de long, de 2 cm de large, sont aplaties finement pubescentes, grisâtres, et contenant 3 à 6 graines aplaties, rondes, brun clair. La période de floraison se situe avant les premières pluies, mais parfois aussi en fin de saison de pluies. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 11 Figure 2: Pieds d’Acacia senegal dans le parc agroforestier à Dakoro Répartition et habitat Acacia senegal est un arbre typique du sahel, il est caractéristique des zones sèches situées au Sud du Sahara, depuis les côtes mauritaniennes et sénégalaises jusqu’à la Somalie. Il est également présent en Afrique du Sud et orientale avec différentes variétés. C’est une espèce très résistante au sec, poussant sous 100 à 800 mm des pluies, de préférence avec 300 à 400 mm et une période de sécheresse de 8 à 11 mois. A. senegal préfère les sols sableux et les dunes rouges. Il prospère aussi sur les sols limoneux légers, les sols bruns argileux, sur les grès argileux et mêmes sur les lithosols. L'espèce ne pousse qu'exceptionnellement sur des sols argileux lourds avec 800 mm de pluie par an. Les peuplements économiquement intéressants se situent en Mauritanie, au Mali, au Niger, au Tchad et au Soudan (Sall, 2007). Utilisations A. senegal fournit 90 % de la gomme arabique mise sur le marché international. Il surpasse en qualité tous les autres Acacias. La gomme est un produit d'exportation très important. Les quantités vendues dépendent beaucoup du climat. Le rendement varie beaucoup d'un arbre à l’autre et d'une année à l'autre et oscille entre 100 et 1000 g/pied/saison (jusqu'à 10 kg au Soudan). La population locale consomme des quantités importantes pour la préparation des plats spéciaux et pour la médecine humaine ou vétérinaire, ainsi que pour des cosmétiques et des œuvres d'art. La gomme arabique est particulièrement utilisée dans l’industrie agro-alimentaire, dans le domaine du textile ; elle est aussi utilisée comme émulsifiant pour les huiles d’agrumes, dans l’industrie du papier. A. senegal convient particulièrement dans les projets de revégétalisation et pour la fixation des dunes (agroforesterie), pour l’amélioration de la fertilité des sols par l’apport de litière organique et par la fixation de l'azote atmosphérique. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 12 1.3.2.2. Pennisetum glaucum ([L.] R.Br) Origine et répartition géographique Le terme « mil » dérive du mot latin « millium » qui signifie une plante qui a des épis contenant un grand nombre des grains. Son aire d’origine pour certains auteurs est l’Abyssinie (Ethiopie actuelle) mais d’autres soutenaient que c’est l’Afrique Occidentale (Abdoul-Aziz, 2013). En effet, selon Boubacar (2006), c’est en Afrique que se trouvent les principaux centres de diversification du mil où existent des espèces croisées sauvages. Il s’est répandu jusqu’en Afrique de l’Est et de là à l’Afrique australe, puis au subcontinent indien, il y a environ 3000 ans (Andrews et Kumar, 2006). Systématique Le mil appartient à la classification taxinomique suivante : Règne Végétale Classe des Monocotylédones Ordre des Poales Famille des Poaceae (Gramineae) Sous-Famille des Panicoideae Tribu des Paniceae Genre : Pennisetum Espèces : Pennisetum glaucum ou Pennisetum thypoides Caractères Morphologiques Le mil (Pennisetum glaucum [L.] R.Br) est une graminée à port érigé dont la tige, sans lacunes médullaires, a une taille qui varie de 50 à 400, voire 500 cm, selon les variétés (Rachie et Majmoudar, 1980). Le système racinaire est composé de racines superficielles et des racines qui peuvent s’enfoncer jusqu’à 200 cm dans le sol, ce qui explique l’adaptation de cette plante aux sols dunaires (Boubacar, 1985 ; Alhassane, 2009). La tige est rigide et présente des entre-nœuds pleins dont ceux de la base sont les plus courts. Les nœuds de la base sont capables de donner des talles primaires, secondaires et tertiaires. Les talles ne sont pas toutes fertiles : 1 à 7 talles par plante parviennent généralement à produire des épis. Les feuilles alternes engainantes et à nervures parallèles s’insèrent sur la tige au niveau des nœuds. L’inflorescence est constituée d’une panicule apicale très dense et de forme cylindrique. La panicule (faux épi) est formée d’un rachis rigide portant les épillets pédonculés et groupés en bouquets. Le fruit (sous-forme de grain) est un caryopse (de forme globuleuse à elliptique) long d’environ 4 mm et de couleur variable (blanchâtre, jaunâtre ou grisâtre). A titre Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 13 illustratif, des pieds de mil ont été photographiés dans le parc agroforestier de Dakoro (figure 3) Figure 3: Pieds de mil (Pennisetum glaucum [L.] R.Br) Utilisation Le mil est une plante céréalière cultivée surtout pour son grain qui est essentiellement utilisé (à 8090%) pour l’alimentation humaine au Sahel (Ben Mohamed et al., 2002). Ses sous-produits, telles que les tiges et les feuilles, sont des aliments appréciés par le bétail et servent aussi à divers usages domestiques (construction des cases, hangars et greniers, confection des palissades et lits, fabrication du fumier et du compost, etc.) en milieu rural. Il sert aussi dans l'industrie agroalimentaire (biscuiterie, pâtes alimentaires, boissons alcoolisées, etc.). Le mil représente environ 75 % de la consommation totale de céréales cultivées au Niger. Il est cuisiné en bouillies, en pâte communément appelée tô, en couscous, en galettes, etc. La teneur en protéines des grains du mil est comparable à celle du blé, de l’orge et du maïs (Bouzou, 2009). C’est un aliment énergétique, nutritif, particulièrement recommandé pour les enfants et les personnes âgées ou en convalescence. Le grain de mil contient environ 10,6% de protéines ; 5,1% de lipides ; 66,7% d’amidon ; 1,3% de fibres brutes et 1,9% d’éléments minéraux (ROCAFRIMI, 2002). L’apport en vitamines du grain de mil est également appréciable. Ainsi, il contient environ 0,22 mg de vitamines A par 100 g de graines (Yahaya, 1999). Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 14 CHAPITRE II : MATERIEL ET METHODES 2.1. Matériel 2.1.1. Site expérimental L’étude a été menée dans le parc agroforestier à dominance Acacia senegal situé à 4 Km (14°31’41,5’’N et 06°42’59,1’’E) de la ville de Dakoro à l’Ouest en allant vers Keita (Niger). Les figures 4 et 5 montrent respectivement l’emplacement du site et la répartition des pieds d’A. senegal autour desquels le mil a été suivi dans le parc. Figure 4 : Situation du site par rapport à la ville de Dakoro Figure 5 : Distribution des pieds d'A. senegal ayant fait l'objet de suivi dans le parc Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 15 Le climat est tropical sec, de type sahélien. La saison des pluies s’étale de juin à septembre avec une période sèche d’octobre à mai. La pluviométrie moyenne sur 20 ans est de 377,59 mm (DDA, 2016). La température moyenne annuelle est de 28,3°C. La végétation est une steppe épineuse piquetée d’arbres et d’arbustes. La strate herbacée est composée d’espèces annuelles à dominance graminéenne. La strate arborescente est composée essentiellement de : Acacia senegal, Faidherbia albida, Acacia tortilis, Balanites aegyptiaca et Ziziphus mauritiana. La densité à l’hectare est de 80 individus. Les sols subarides tropicaux sont formés de matériaux sableux pauvres en argile sur lesquels sont rencontrés des champs de mil tardif. On y rencontre également du niébé et de l'arachide. Les figures 6 et 7 donnent respectivement un aperçu du parc agroforestier et des champs à culture pure qui ont constitué le site d’étude. Figure 6: Champ de mil dans le parc agroforestier à base d’Acacia senegal de Dakoro Figure 7 : Champ de mil dans le système à culture pure (Dakoro) Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 16 2.1.2. Matériel végétal Le matériel végétal est composé de 10 pieds d’Acacia senegal, 161 pieds de mil répartis autour de ces 10 pieds du ligneux, 30 pieds de mil se trouvant dans des parcelles témoins loin des arbres et 60 plants de mil dans deux champs de cultures pures. Une densité de 5 poquets de mil par 25 m² a été retenue. Le mil ayant fait l’objet de suivi est une variété locale tardive. 2.1.3. Matériel technique Pour effectuer les mesures sur le terrain, le matériel ci-dessous a été utilisé (figure 8): des piquets plastiques pour étiqueter les pieds de mil dans les différentes zones de culture; un mètre ruban pour les différentes mesures de distances; une tarière pour prélever le sol et creuser des trous marquant la limite de zones; un GPS pour la prise des différentes coordonnées géographiques; un carnet pour la prise de notes; une barre de fer pour tracer les cercles concentriques; des marqueurs permanents pour marquer les arbres retenus et les étiquettes; des sachets pour les échantillons de sol; une balance commerciale pour le pesage des épis, des grains et de la biomasse ; un compteur de grains pour le comptage des lots de 1000 grains ; une balance de précision pour le pesage (précision 0.01). Figure 8: Quelques matériels techniques utilisés Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 17 2.2. Méthodes 2.2.1. Choix du site et échantillonnage Le choix du site a porté sur la gommeraie de Dakoro situé à environ 4 km de ladite ville. Cette localité a été choisie du fait qu’elle est naturellement peuplée de l’espèce Acacia senegal. Dix (10) pieds de cette espèce ont été retenus sur la base des critères tels que : la taille de l’arbre, le volume du houppier et la présence de semis sous les pieds d’A. senegal. En effet, ils sont sélectionnés en tenant compte de la distance minimum de 50 mètres qui les sépare, tout en évitant que d’autres espèces d’arbres aient une quelconque influence sur les pieds de mil retenus. Les caractéristiques dendrométriques de ces pieds sont connues (Tableau 1). Tableau 1: Paramètres dendrométriques des pieds sous lesquels le dispositif expérimental a été installé et leurs coordonnées géographiques. Arbres P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 Moyenne Diamètre tronc à Hauteur (m) 1,30 m (cm) 21,56 20,21 19,74 27,06 11,14 19,74 15,60 14,64 25,46 26,10 20,13 4,6 4,65 4,50 5,75 4,20 5,50 4,30 5,50 5,10 6,80 5,09 Diamètre houppier (m) Coordonnées géographiques 7,27 7,35 5,30 8,07 5,86 9,30 6,41 8,95 7,70 8,56 7,48 N 14°31'42,4" E 6°42'54,7" N 14°31'43,4" E 6°42'54,5" N 14°31'43,8" E 6°42'53,6" N 14°31'46,8" E 6°42'52,2" N 14°31'47,1" E 6°42'51,3" N 14°31'41,7" E 6°42'50,3" N 14°31'40,5" E 6°42'50,0" N 14°31'39,0" E 6°42'48,0" N 14°31'37,4" E 6°42'48,1" N 14°31'35,4" E 6°42'45,8" Un second site de culture pure de mil situé dans la même zone a fait également l’objet de suivi. Deux champs de culture pure du mil local ont été retenus dans lesquels 12 parcelles ont été installées à raison de 6 parcelles par champ. 2.2.2. Dispositif expérimental Le dispositif utilisé est en couronnes concentriques autour du tronc de l'arbre (figure 9). Il comprend quatre (4) cercles délimitant les couronnes (Z1, Z2, Z3 et Z4) autour de chaque arbre plus une parcelle témoin distante d’au moins 50 mètres du tronc du pied. Les couronnes sont formées en fonction du diamètre du houppier de chaque pied. La première couronne appelée Z1 couvre la moitié (½) du rayon du houppier, la deuxième couvre le reste du houppier et représente la parcelle Z2, la troisième enveloppant la précédente sur ½ rayon du houppier est la Z3 et la quatrième couronne (Z4) succède la Z3. Les parcelles Z3 et Z4 sont donc hors houppier du pied. Six parcelles Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 18 témoins ont été délimitées chacune à 50 m du pied d’A. senegal le plus proche. L’ajout de la parcelle témoin a servi de contrôle de l’influence de l’arbre sur le rendement des cultures. Au niveau de chaque zone et des parcelles témoin, 5 plants de mil local sont choisis au hasard et matérialisés et ont fait l’objet de suivi. Cette approche est largement utilisée dans le cadre de suivi des performances des cultures dans les parcs agroforestiers dans la partie Sahélienne de l’Afrique de l’Ouest (Elhadji Seybou, 2017 ; Abdou et al., 2014, Bayala et al., 2002, Boffa et al., 2000 ; Boffa, 1999 ; Guillet et al., 1996). Figure 9: Dispositif expérimental en couronnes concentriques. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 19 Concernant le système à culture pure, des parcelles de 5m*5m de dimensions ont été installées tout en respectant la forme et l’hétérogénéité du champ (Figure 10). 5 poquets du mil sont choisis au hasard dans chaque parcelle et ont fait l’objet de suivi à travers la mesure des variables de croissance et de rendement. Figure 10: Dispositif expérimental du système à culture pure 2.2.3. Conduite des mesures 2.2.3.1. Mesures des paramètres de croissance Le suivi de la phénologie du mil dans le parc à A. senegal et dans les champs à culture pure a été réalisé à travers la mesure des variables suivantes : hauteur de la tige principale mesurée à l’aide d’un mètre ruban ; nombre des feuilles de la tige principale par comptage des feuilles de la tige principale, ensuite la dernière feuille est marquée pour faciliter le prochain relevé et réduire le risque d’erreur ; longueur des entre-nœuds par mesure de trois (3) entrenœuds de la tige principale puis leur moyenne. Les mesures de ces variables ont été relevées tous les quatorze jours et ce jusqu’au stade de l’épiaison du mil. Des fiches des relevés ont été établies à cet effet (voir Annexe 1 et 2). Ces mesures ont pour but de cerner l’évolution des paramètres de croissance du mil à savoir : la hauteur et le nombre de feuilles. 2.2.3.2. Récolte et évaluation des rendements La récolte a été effectuée au stade de maturité des épis. Les épis d’un même poquet sont regroupés et attachés par une corde de masse négligeable. Cependant, compte tenu d’une menace acridienne, les paysans ont récolté avant la maturation totale de tous les épis. Ce qui a fait que certains épis ont été récoltés avant leur maturité physiologique. Ainsi, les épis récoltés ont été séchées pendant deux (2) jours pour éviter de les peser au frais. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 20 Pour la mesure de rendement, les variables suivantes ont été évaluées : nombre de talles fertiles et stériles par comptage au poquet ; nombre d’épis fertiles et stériles par comptage aussi ; poids d’épis par pesage à la balance par tas d’épis provenant d’un même poquet ; poids des grains par pesage également après égrainage et purification ; poids de 1000 graines effectué à la balance de précision et ; poids de la biomasse sèche par pesage après trois (3) jours de séchage. L’évaluation de ces paramètres de rendement a été faite au poquet. Ainsi, quatre (4) poquets ont été choisis au hasard dans chaque parcelle de culture dans le parc et dans les champs à culture pure. La figure 11 illustre les étapes de l’évaluation du rendement en allant de la récolte au pesage des épis, des grains et de la biomasse sèche. Figure 11: Evaluation du rendement du mil (épis, grains et biomasse) Pour comparer les rendements des zones de culture du parc avec ceux du système à culture pure, des pourcentages d’augmentation ont été calculés en considérant le système CP comme référence. Ainsi se faire la formule suivante a été utilisé : Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 21 2.2.3.3. Prélèvement des échantillons de sol Le prélèvement de sol a été effectué à l’aide d’une tarière dans chaque couronne (Z1, Z2, Z3 et Z4) et dans les parcelles témoins du parc et du système à culture pure suivant les quatre sens d’orientation (Est, Ouest, Sud et Nord). La profondeur de prélèvement est 0-25 cm. Au total, sous chaque pied d’A. senegal, 16 échantillons de sol ont été prélevés soit 1 prélèvement vertical × 4 directions × 4 zones d’interactions du pied. Au niveau de chacune des 6 parcelles témoins du parc 4 prélèvements sont également réalisés dans les 4 directions. La même procédure a été appliquée pour prélever des échantillons dans les 12 parcelles du système de culture pure. Des échantillons composites ont été constitués par mélange des échantillons prélevés suivant les 4 directions et dans chaque zone de culture. Au total 48 échantillons des sols composites ont été préparés dont 40 échantillons composites correspondant aux 4 zones des dix arbres, 6 échantillons composites correspondant aux parcelles témoin du parc et 2 échantillons composites provenant des deux champs de culture pure. Ces échantillons ont fait l’objet d’analyses physico-chimiques au Laboratoire Sciences du Sol de la Faculté d’Agronomie de l’UAM pour déterminer dans un premier temps la texture du sol et secondairement, la teneur des éléments chimiques (pH, N, C, P, CEC et S) caractérisant le niveau de la fertilité du sol. 2.2.4. Analyse des données et tests statistiques Les données collectées ont été soumises à des analyses statistiques de types ANOVA et ACP (analyse en composantes principales) à l'aide du logiciel XLSTAT (version 2016). Les moyennes ont été comparées par le test de Fischer au seuil de 5%. Les figures ont été établies avec le logiciel XLSTAT et le tableur Excel. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 22 CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSION 3.1. Résultats 3.1.1. Croissance et productivité du mil 3.1.1.1. Paramètres phénologiques Les variables concernant la croissance des plants du mil sont la hauteur des plants, le nombre de feuilles et la longueur des entrenœuds. Evolution du nombre de feuilles Ce paramètre a été évalué jusqu’à l’émergence de l’épi. La différence en nombre de feuilles n’a pas été significative (P=0,309>0,05) entre les pieds de mil situés dans les différentes zones d'interaction dans le parc et ceux du système à culture pure (figure 12). Le nombre moyen de feuilles par plant à 78 JAS (jours après semis) a été de 14,16 dans Z1, 13,75 dans Z2, 14,08 dans Z3, 14,38 dans Z4, 14,56 dans le témoin du parc (T) et 14,75 dans le système à culture pure (CP). Figure 12: Evolution du nombre de feuilles au cours de la croissance du mil dans les zones de culture. Evolution de la taille du mil A 36 JAS, on constate que les différences de taille n’ont pas été significatives (figure 13) entre les différentes zones d’interactions du parc et le témoin culture pure (P=0,317>0,05). La tendance reste sensiblement la même au 50ème et 64ème JAS. Et c’est seulement au niveau de la culture pure qu’on a observé une différence significative par rapport aux zones de cultures du parc agroforestier. Cependant, à 78 JAS, on remarque que les différences de taille sont significatives (P=0,0001<0,05) dans les différentes zones de culture au seuil de 5% du test de Fisher. En effet, elle a été significativement plus élevée chez les plants du mil dans les zones Z3 (168,76 cm) et Z4 (166,36 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 23 cm) par rapport à ceux dans les zones Z1 (147,37 cm) et Z2 (153,78 cm). La différence de taille a été plus significative par rapport aux plants du système à culture pure CP (119,46 cm). Néanmoins elle n’a pas été significative par rapport aux plants des témoins du parc T (158,06 cm). Sur une date de relevé, les barres suivies de la même lettre ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% du test de Fisher. Figure 13: Evolution de la taille des plants de mil dans les zones de cultures. Figure 14: Courbe tendancielle de taille moyenne des plants de mil dans les différentes zones de cultures. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 24 La tendance générale des hauteurs moyennes dans les différentes zones de cultures est présentée sur la figure 14. Il ressort de ce graphe que la zone proche du houppier Z3 (168 cm) présente des hauteurs des plants du mil les plus élevées, suivie de la zone Z4 (166 cm), puis du témoin parc T (158 cm). Par contre les plants du mil en système de culture pure présentent les hauteurs les plus petites (119 cm). Longueur des entrenœuds Les mesures concernant la longueur des entrenœuds ont été effectuées aux 64ème et 65ème JAS. L’analyse de celles-ci montre que la longueur moyenne des entrenœuds des tiges de mil (figure 15) dans les zones d’interactions (Z1, Z2, Z3 et Z4) et celle dans les parcelles témoins du parc ne sont pas significativement différentes (P=0,461) au seuil de 5% du test de Fischer. Cependant une différence significative s’observe dans le système à culture pure en comparaison avec les zones de culture du parc. En effet, elle est de 15,26 ± 1,73 cm dans Z1 ; 15,83 ± 1,71 cm dans Z2 ; 17,48 ± 1,96 cm dans Z3; 16,73 ± 1,12 cm dans Z4 ; 15,85 ± 1,45 cm dans les parcelles témoins du parc et 12,35 ± 1,2 cm dans les parcelles de la culture pure. Les barres suivies de la même lettre ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% du test de Fisher. Figure 15: Longueurs moyennes des entrenœuds des tiges des plants de mil dans les zones d’interaction d’A. senegal et dans la culture pure de mil. 3.1.1.2. Evaluation des rendements Le rendement du mil dans les zones d’interactions et dans les parcelles témoins a été évalué à travers le poids des épis, le poids des graines et le poids de la biomasse sèche. Les résultats obtenus Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 25 montrent que les rendements en épis, en graines et en biomasse sèche ont été plus élevés dans Z3 et Z4, situées hors houppier que dans Z1 et Z2 situés sous houppier d’A. senegal (Tableau 2). Ces rendements moyens sont significativement différents (P < 0,05) entre Z1 comparée à Z2, Z3 et Z4 et aux parcelles témoins au seuil de 5% du test de Fisher. En effet, la zone d’interaction Z3 a présenté le rendement en épis le plus élevé (1175 kg/ha), suivie de Z4 (1095 kg/ha), Z2 (922,5 kg/ha) et enfin du témoin absolu (766,67 kg/ha). Cependant, Z1 et le système à culture pure (CP) ont enregistré les valeurs les plus faibles respectivement 350 kg/ha et 493,75 kg/ha. La même tendance a été observée pour le rendement en grains où Z3 a présenté le rendement le plus élevé (632,5 kg/ha) contrairement à Z1 (182,5 kg/ha). On observe une diminution de rendement en épis et en grains seulement dans Z1 comparés au rendement des parcelles témoins (système à culture pure) (respectivement 29,11% et 27,9%). Concomitamment au niveau des zones Z3 et Z4, une augmentation de rendement est observée par rapport au témoin (CP), soient respectivement dans les proportions de 138% et 122% pour les épis et 150% et 111% pour les grains. Globalement le rendement moyen en grains passe de 253,13 kg/ha dans les cultures pures à 434,42 kg/ha dans le parc, soit une augmentation de 71,62% en tenant compte de la Z1. Sans la Z1, il passe à 497,4 kg/ha soit une augmentation de 96,5% par rapport au système à culture pure. Quant à la biomasse sèche, le rendement le plus élevé est obtenu dans la zone Z4 (2835 kg/ha), soit une augmentation par rapport aux cultures pures de 187%. Le plus faible rendement en biomasse sèche a été enregistré dans Z1 (930 kg/ha), soit une diminution de 5,82% comparé au témoin hors parc (culture pure). Tableau 2 : Rendement en grains, épis et biomasse sèche du mil dans les zones d’interactions de l’arbre A. senegal, dans les témoins du parc et dans la culture pure. Zones Rdt_Epis Rdt_Grains Poids_1000grains Rdt_MS (kg/ha) (kg/ha) (g) (kg/ha) Z1 350.00 c 182.50 c 6.62 b 930.00 c Z2 922.50 ab 495.00 ab 8.09 ab 1920.00 ab Z3 1175.00 a 632.50 a 7.36 ab 2720.00 a Z4 1095.00 a 535.00 a 8.76 a 2835.00 a T 766.67 ab 327.08 abc 6.85 ab 2050.00 ab CP 493.75 bc 253.13 bc 6.42 b 987.50 bc Sur une colonne, les valeurs suivies de la même lettre ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% du test de Fisher. Chaque valeur est une moyenne de 10 répétitions. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 26 3.1.1.3. Autres composantes de rendement D’autres composantes du rendement ont été évaluées lors de la récolte. Il s’agit du nombre total de talles par poquet, de talles fertiles, de talles infertiles et de tiges. Le nombre moyen de talles a été significativement plus élevé au niveau de Z2 (8,7), Z3 (9,31) et Z4 (8,91) qu’au niveau du système CP (6,01) (figure 16). Le nombre moyen de talles fertiles par poquet à maturité est significativement plus important dans Z3 (3,15) suivi respectivement de Z2 (3,14) et Z4 (2,9) que dans la culture pure CP (1,6). Quant aux talles stériles, le nombre varie de 6,17; 6,02 et 4,41 respectivement dans Z3, Z4 et CP. Le rapport nombre de talles fertiles sur le nombre total de talles est de 33,12% ; 36,13% ; 33,79% ; 32,5% ; 33,76% et 26,59% respectivement pour les zones Z1, Z2, Z3, Z4, T et CP. D’où le système à culture pure présente encore le taux le plus faible. Pour ce qui est du nombre moyen de tiges, les parcelles du système à culture pure ont enregistré le nombre le moins élevé. Sur une figure, les barres suivies de la même lettre ne sont pas statistiquement différentes au seuil de 5% du test de Fisher. Figure 16: Autres composantes de rendement (talles fertiles et infertiles et nombre de tiges) Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 27 3.1.2. Analyse comparative des composantes physico-chimiques des sols des différentes zones d’interaction Les résultats obtenus par les analyses granulométriques des sols du site agroforestier montrent une teneur moyenne en sable fin de 40%, suivi de sable grossier de 35% et limons (fins et grossiers) de 10% (tableau 3). Cependant les argiles représentent une faible fraction (moins de 1%) dans les sols. Quant aux analyses chimiques, les résultats montrent de manière générale que les zones sous houppiers (Z1 et Z2) et les zones proches de l’arbre (Z3 et Z4) sont de meilleure fertilité comparativement aux témoins du parc et de culture pure. Dans le parc, on remarque que les zones de cultures Z3 et Z4 (proches du houppier de l’arbre) ont des teneurs en éléments minéraux plus élevés que dans les zones Z1 et Z2 (sous houppier) (tableau 3). Tableau 3: Résultats des analyses physiques des sols du site Référence Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Témoin parc Culture pure Argiles (%) 0.74 0.76 1.09 0.90 0.47 0.99 Limons fins (%) 9.82 10.64 9.11 12.35 9.29 8.58 Limons grossiers (%) 9.23 10.47 11.89 11.46 8.80 7.99 Sables fins (%) 41.73 40.35 34.15 39.76 36.87 38.47 Sables moyens (%) 32.09 32.84 39.97 30.21 40.95 42.45 Sables grossiers (%) 6.39 4.94 3.79 5.31 3.62 1.54 pH : potentiel d’Hydrogène ; CE : conductivité électrique ; C/N : rapport carbone azote ; PT : phosphore totale ; P ass : phosphore assimilable ; CEC : capacité d’échange cationique ; S/T : rapport somme des bases échangeables/ capacité d’échange cationique. Les taux du carbone, de l’azote et du phosphore assimilable ainsi que la somme des bases échangeables dans les sols ont été comparés dans les différentes zones d’interactions d’A. senegal, et dans les parcelles témoins du parc et du système à culture pure (figure 17). Ces graphes montrent que le taux d’azote et de carbone est plus élevé dans les zones d’interaction (Z1, Z2, Z3, Z4) que dans le témoin du parc (T) et le système à culture pure (CP). Cependant les teneurs en C et N des sols sous-couverts (Z1 et Z2) ne présentent pas de différences significatives avec les teneurs observées dans les sols hors couverts d’A. senegal (Z3 et Z4). Pour ce qui est du phosphore assimilable (Pass) et des oligoéléments (S), les teneurs sont statistiquement identiques dans les différentes zones d’interactions et dans la culture pure, mais une baisse est observée dans les parcelles témoins du parc. Alors la différence observée sur le phosphore assimilable et la somme des bases échangeables n’est pas significative entre les différentes zones de cultures. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 28 Figure 17: Les teneurs des 4 principaux éléments chimiques du sol. Corrélation entre les paramètres chimiques des sols et les variables de croissance Les différentes corrélations entre les paramètres chimiques des sols et les variables de croissance des plants du mil sont présentés dans le tableau 4. Ces données soumises à l’analyse en composantes principales (ACP) ont montré que le taux de l’azote dans le sol et celui du carbone sont fortement corrélés à la longueur des entrenœuds et à la hauteur de la tige principale. En effet, ces variables sont positivement corrélées. Cependant, il existe une corrélation négative entre le nombre des feuilles et les teneurs en carbone et azote. Il existe également une corrélation entre les variables de même nature. Par exemple, d’une part on a les taux de carbone et de l’azote qui sont corrélés et d’autre part la hauteur de la tige qui est fortement corrélée à la longueur des entrenœuds. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 29 Tableau 4: Matrice de corrélation entre les variables de croissance et les éléments chimiques du sol du site. Azote Carbone P_ass S Hauteur Longueur (%) (%) (ppm) (méq/100g) tige entrenœuds feuilles Azote (%) 1.00 0.99 0.45 0.45 0.76 0.87 -0.75 Carbone (%) 0.99 1.00 0.44 0.40 0.78 0.88 -0.69 P ass (ppm) 0.45 0.44 1.00 0.73 0.21 0.24 -0.16 S (méq/100g) 0.45 0.40 0.73 1.00 0.47 0.47 -0.21 Haut tige 0.76 0.78 0.21 0.47 1.00 0.97 -0.25 0.87 0.88 0.24 0.47 0.97 1.00 -0.44 -0.75 -0.69 -0.16 -0.21 -0.25 -0.44 1.00 Longueur entrenoeuds Nbre feuilles Nbre En gras, valeurs significatives au seuil alpha=0.050 (test bilatéral) Relation entre les paramètres chimiques des sols et les composantes du rendement dans les différentes zones de cultures L’analyse en composantes principales (ACP) a été réalisée sur les principaux éléments chimiques du sol (N, C et Pass) et les variables de rendement. L’information contenue dans le tableau de données a été de 6,00 bit et projetée essentiellement au niveau de quatre premiers axes factoriels (tableau 5). Tableau 5 : Valeurs propres (bits) et inertie (%) des 4 premiers axes factoriels de l’ACP F1 F2 F3 F4 Valeur propre % variance 4,17 69,44 0,93 15,47 0,77 12,77 0,14 2,27 % cumulé 69,44 84,91 97,68 99,95 6,00 La contribution factorielle a mesuré l’importance d’un individu (zone de culture) ou d’une variable (composante chimique du sol ou composante du rendement) par rapport à un axe factoriel. Elle a permis de donner une signification écologique à chacun des axes. Ainsi ont pu intervenir de manière significative les points dont les contributions sont supérieures à la contribution moyenne (16,67 % pour les individus et 16,67 % pour les variables). Ainsi nous avons pu alors retenir : sur l’axe F1, azote ou N (18,45 %) ; carbone ou C (18,54 %) ; rendement épis ou Rdt_épis (20,56%) ; rendement grains ou Rdt_grains (17,29%) et rendement ou Rdt_MS (18,73 %) Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 30 pour les variables et les zones Z3 (17,88 %), Z4 (24,03 %), CP (50,04 %). L’axe F1 a indiqué que la hauteur de saignée a déterminé le volume de saignée ; sur l’axe F2, phosphore assimilable ou Pass (43,22 %) pour les variables et les zones Z1 (43,45 %), T (41,48 %). L’inertie absorbée est stabilisée au niveau du quatrième axe. De plus, l’information est essentiellement contenue dans le premier plan factoriel (F1 x F2), soit 73,9 %. Elle a permis ainsi une représentation simple et en deux dimensions de la structure majeure des données. L’hétérogénéité des zones de cultures a été établie dans le plan principal (figure 18) décrit par C, N, rendement épis, rendement grains et biomasse. En projetant les différentes zones de cultures (Z1 à Z4, T et CP) sur le plan factoriel formé par les axes F1 et F2, on remarque que les zones Z3 et Z4 forment un groupe avec les variables C, N, rendement en épis, rendement en grains et biomasse. Cela signifie que la teneur élevée en C et N aurait conduit à des rendements plus élevés dans ces deux zones (Z3 et Z4). A l’opposé, le système à culture pure présente une corrélation négative avec ces éléments chimiques du sol. La zone Z1 et le témoin T sont projetés sur l’axe F2 ainsi que le Pass mais présentent une corrélation négative qui montre que le sol du témoin est pauvre en Pass. Figure 18: Plan de l’Analyse en Composante Principale (ACP) entre les composantes du rendement et les paramètres chimiques des sols dans les différentes zones de cultures. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 31 3.2. Discussion Les résultats de cette étude ont montré que les variables de croissance (le nombre de feuilles, la hauteur des plants et la longueur des entrenœuds) ont été relativement plus élevées hors houppier (Z3 et Z4) que sous houppier (Z2 et Z1). Cet écart entre les deux zones (sous et hors houppier) s'expliquerait en partie par la compétition entre l'arbre et la culture pour l'utilisation de la lumière. D’après Zomboudré et al. (2005), dans un milieu où la température du sol est plus basse que celle de l'air, le rythme d'apparition des premières feuilles est très lent. Ce rythme est souvent à l'origine de la réduction de la hauteur des plants. Aussi, la diminution de l'intensité lumineuse sous les arbres a probablement entraîné un développement moins important des plants sous houppier. La compétition pour l'eau quant à elle, se manifeste généralement en début de saison, lorsqu'une partie des pluies est interceptée par le houppier (Abdoulkadri, 2013). La quantité d'eau qui atteint le sol situé sous houppier peut s'avérer insuffisante du fait qu'ensemble, l'arbre et la culture sous-jacente absorbent plus d'eau que la composante culturale unique (Boffa, 2000). Ces résultats sur la hauteur des plants de mil sont conformes à ceux de Boubacar (2006) qui montrent que les hauteurs des plants de mil sous A. senegal ont été plus importantes hors houppier que sous houppier. Cependant, ces résultats diffèrent de ceux de Mikaïl (1994) qui a observé les hauteurs des plants de mil sous houppier de Faidherbia albida plus importantes que hors houppier. La hauteur des plants a également été significativement plus élevée dans les zones proches de l’arbre (Z3 et Z4) que dans les parcelles à cultures pure. Cet important écart s’expliquerait par la richesse du sol en matière organique et en éléments nutritifs à proximité de l’arbre suite à la chute des feuilles produisant ainsi de la litière. Les taux de C et N des sols à proximité de l’arbre (Z1 à Z4) sont toujours supérieurs à ceux enregistrés dans les sols hors influence de l’arbre (T et CP). En effet, les litières constituent une source importante en nutriments (N, C, P, K …) et leur qualité et quantité conditionnent les différentes teneurs de ces nutriments dans les sols. Ces résultats corroborent ceux de Dommergues (1994) qui ont montré que la concentration de la litière dans les parcs agroforestiers à Acacia rend les sols plus riches en éléments nutritifs que dans les champs hors parcs. En outre les racines mortes des arbres se décomposent et constituent tout naturellement une part importante de la matière organique autour de ces ligneux. L’humidité serait également un facteur déterminant dans ce processus de croissance des plants. En effet après une pluie, l’humidité du sol persisterait plus dans le parc que dans les champs à culture pure, d’où une croissance ininterrompue des plants du mil dans le parc. Concernant les rendements en grains et en épis, ils ont été significativement plus élevés dans les zones Z3 suivi respectivement de Z4, Z2, T, CP et Z1. Ces écarts de rendements pourraient s’expliquer par le fait que les teneurs en éléments nutritifs du sol sous houppier et à la proximité de Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 32 l’arbre sont plus élevées que dans les zones éloignées du houppier. Par ailleurs, les arbres retournent au sol une grande quantité d'éléments nutritifs qui sont souvent puisés en profondeur grâce à un enracinement profond, ou fixés par voie photosynthétique comme le cas du carbone (Young, 1986). Ceci pourrait également être dû à la fixation symbiotique (azote et phosphore), à la décomposition des résidus d’arbre mais aussi à la poussière atmosphérique emprisonnée par l’arbre (El Tahir et al., 2009). Aussi, les dépôts secs et humides des matières organiques sur la frondaison de l’arbre, la diminution de l’érosion à travers la fixation du sol sous l’arbre, l'absorption et le recyclage des éléments nutritifs et la concentration de fèces d'animaux venant appéter les feuilles et les gousses tombées ou se reposer sous l’arbre contribuent à l’amélioration du niveau de fertilité des sols sous le houppier et dans les horizons proches de l’arbre. Selon Zomboudré et al. (2005) les phénomènes de ruissellement des eaux de pluie, souvent très réduits sous les arbres, occasionnent moins de pertes d'éléments nutritifs, contribuant ainsi à creuser davantage l'écart entre les zones proches et celles éloignées de l’arbre. D’où des rendements en grains et épis plus élevés dans les zones d’interaction avec l’arbre. Les résultats obtenus ont également montré que le rendement en grains a été globalement plus élevé dans le parc par rapport au système à culture pure même en considérant la Z1. Et cela expliquerait la corrélation positive observée entre les paramètres de rendement et les éléments nutritifs (C, N, K...) dans les zones d’interaction Z3 et Z4. Cependant, la zone d’interaction Z1 bien que se trouvant sous le houppier a présenté les rendements les plus faibles. Cela pourrait s’expliquer par l’ombrage qui est plus accentué dans cette zone avec pour conséquence une réduction de l'activité photosynthétique. Pour Kesler (1992) et Maïga (1987), la diminution de rendement dans la zone proche du tronc de l’arbre serait fortement corrélée à une diminution régulière de l'intensité lumineuse. Sanou et al. (2012) et Bayala et al. (2002) ont montré que cette faible performance en biomasse des cultures sous les arbres serait liée à la réduction de la lumière entrainant un mauvais développement des cultures sous-jacentes. En effet, La baisse de l’activité photosynthétique réduit la croissance des plants (Elhadji Seybou, 2017). De même, il semblerait que la pression parasitaire devienne aussi plus importante quand on s’approche du tronc de l’arbre. Ce qui contribuerait sans doute à la baisse de rendement dans la zone Z1. Pour Kater et al. (1992), ceci est dû à une augmentation de l'humidité dans le sol et l'air ambiant favorisant les attaques fongiques des cultures mais aussi de la concurrence avec l’arbre pour les éléments nutritifs au stade de maturité des cultures sous houppier. Pour ce qui est de la biomasse du mil, elle a été plus importante hors houppier de A. senegal, ce qui corrobore les résultats de Samba (1997) pour qui la biomasse totale du mil est réduite sous couvert comparée à hors couvert de Cordyza pinnata et ceux de N’garbaroum (1994) qui a observé une diminution de la biomasse totale du mil au fur et à mesure qu’on s’approche du houppier de Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 33 Faidherbia albida. Cette biomasse est également plus importante dans le parc que chez les champs hors parc (culture pure). Ce résultat serait dû à l’écart de la richesse du sol en éléments minéraux (C, N, P et K) dans le parc par rapport aux parcelles hors parc. En effet si aucun apport en fumure organique ou engrais minéraux n’est fait dans les champs à culture pure, leur fertilité se dégrade continuellement tandis que dans le parc, la chute des feuilles produit une litière qui restitue la matière organique après chaque saison de culture. En outre, A. senegal est une légumineuse qui, grâce à la symbiose avec les rhizobia et les champignons mycorhiziens au niveau racinaire, est capable de stimuler le développement d’une grande diversité de colonies microbienne source d’azote, et de phosphore dans le sol (Manssour et al., 2013). Quant au nombre de talles, c’est surtout hors houppier (Z3 et Z4) qu’on a le nombre de talles fertiles le plus important contrairement au nombre de talles stériles qui est plus important sous houppier (Z1 et Z2). Ceci s’expliquerait aussi par l’effet d’ombrage car l’ombre réduit la formation des talles fertiles et le rendement en grains. L’effet de l’ombre sur les cultures se traduit par une réduction de la formation des talles et du rendement en grains (Abdou, 2015). Ces résultats confirment ceux de Maï Moussa (1996) qui estime que l’ombre augmente la durée de la phase de remplissage des grains diminuant ainsi la fraction repartie au rendement en grains. Les parcelles de culture pure quant à elles ont enregistré la plus grande proportion en talles infertiles. Cela serait lié au fait que dans les champs hors parc la fertilité des sols est très faible et que l’humidité n’est pas permanente, ce qui aurait une influence sur la formation des épis et sur la grenaison. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 34 CONCLUSION ET PERSPECTIVES Le présent travail a permis de mettre en évidence l’influence de l’arbre d’A. senegal sur la productivité du mil. Il complète les travaux précédents en montrant une augmentation du rendement de 71,62% dans le parc agroforestier par rapport à la culture pure de mil. Cette augmentation passe à 96,5% si la production dans la zone Z1 n’est pas prise en compte. La faible production dans Z1, révélée dans les études précédentes est confirmée dans notre étude, le mil étant une plante héliophile, cette zone n’est donc pas propice à sa culture en association avec A. senegal. Nos résultats ont également montré que les variables de croissance de la culture du mil (hauteur, nombre de feuilles et longueur des entrenœuds) ont été plus élevées dans le parc que dans le système à culture pure et les meilleurs rendements sont obtenus dans les zones d’interactions Z3 et Z4. La présence de taux satisfaisants en éléments minéraux dans ces zones proches du houppier de l’arbre conjuguée à la non influence de l’ombrage ont conduit à un rendement moyen largement supérieur à celui du système à culture pure. Il ressort alors de cette étude que la présence d’A. senegal dans les champs crée un environnement agro-écologique favorable à la production du mil. Ainsi, la présence de l'espèce A. senegal dans les champs permettra non seulement la réhabilitation des terres dégradées, mais aussi pourrait être une alternative aux intrants chimiques de plus en plus inaccessibles aux paysans. Au vue de ces résultats il aurait été nécessaire de: Poursuivre des études similaires avec d’autres légumineuses pour mieux apprécier et diversifier cette pratique culturale ; Approfondir la recherche sur les effets de cet arbre sur les principales cultures au Niger ; Approfondir également la recherche sur l’activité des microorganismes à travers leur symbiose avec le système racinaire de cette légumineuse, notamment sur leur diversité génétique et leur taux de mycorhization dans les zones d’influence d’A. senegal ; Etudier la qualité biochimique des litières sur les différents bassins gommiers au Niger pour mieux caractériser la matière organique apportée par A. senegal ainsi que le taux de son utilisation par les cultures. Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 35 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES Abdou M. M., 2015. Acacia senegal (L.) 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Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page 40 ANNEXES Annexe 1 : Fiche de relevés parc Site : Parc Date : ................. Arbres Zones Z1 Z2 A1 Z3 Z4 Z1 Z2 A2 Z3 Z4 A3 Z1 Pieds du mil Nombre de Hauteur de la Longueur des feuilles tige principale entre nœuds P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 P30 P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 P38 P39 P40 P41 P42 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page a Z2 Z3 Z4 Z1 Z2 A4 Z3 Z4 Z1 A5 Z2 Z3 P43 P44 P45 P46 P47 P48 P49 P50 P51 P52 P53 P54 P55 P56 P57 P58 P59 P60 P61 P62 P63 P64 P65 P66 P67 P68 P69 P70 P71 P72 P73 P74 P75 P76 P77 P78 P79 P80 P81 P82 P83 P84 P85 P86 P87 P88 P89 P90 P91 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page b Z4 Z1 Z2 A6 Z3 Z4 Z1 Z2 A7 Z3 Z4 P92 P93 P94 P95 P96 P97 P98 P99 P100 P101 P102 P103 P104 P105 P106 P107 P108 P109 P110 P111 P112 P113 P114 P115 P116 P117 P118 P119 P120 P121 P122 P123 P124 P125 P126 P127 P128 P129 P130 P131 P132 P133 P134 P135 P136 P137 P138 P139 P140 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page c Z1 Z2 A8 Z3 Z4 Z1 Z2 A9 Z3 Z4 Z1 A10 Z2 P141 P142 P143 P144 P145 P146 P147 P148 P149 P150 P151 P152 P153 P154 P155 P156 P157 P158 P159 P160 P161 P162 P163 P164 P165 P166 P167 P168 P169 P170 P171 P172 P173 P174 P175 P176 P177 P178 P179 P180 P181 P182 P183 P184 P185 P186 P187 P188 P189 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page d Z3 Z4 T1 T2 T3 Parcelles témoins T4 T5 T6 T7 T8 P190 P191 P192 P193 P194 P195 P196 P197 P198 P199 P200 P201 P202 P203 P204 P205 P206 P207 P208 P209 P210 P211 P212 P213 P214 P215 P216 P217 P218 P219 P220 P221 P222 P223 P224 P225 P226 P227 P228 P229 P230 P231 P232 P233 P234 P235 P236 P237 P238 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page e T9 T10 P239 P240 P241 P242 P243 P244 P245 P246 P247 P248 P249 P250 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page f Annexe 2 : Fiche de relevés culture pure Site : culture pure Champ : .................. Date : ....................... Parcelles Pieds mil C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 Nombre de feuilles Hauteur de la tige Longueur des principale entre nœuds P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 P30 P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 P38 P39 P40 P41 P42 P43 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page g C10 P44 P45 P46 P47 P48 P49 P50 Présenté par : ABDOULKADRI ABDOULAYE Ali_FA/2016-2017 Page h