Agro-écologie et rendement des cultures pluviales à Madagascar

Akon’nyala34(2018):13‐26 13
1FOFIFA,BP230,110Antsirabe,Madagascar
2CIRAD,UPRAIDA,F‐34398Montpellier,France
3CIRAD,UMRSELMET,BP230,110Antsirabe,Madagascar
4LRI,Universitéd’Antananarivo,BP3383,101Antananarivo,Madagascar
*Auteurcorrespondant:[email protected]
Svpcitercetarticlecommesuit:RasolofoL.I.etal.,2018.Impactsdesinnovationsagro‐écologiquessurlerendementengraindes
culturespluviales.Akon’nyAla34:13‐26
Impactsdesinnovationsagro‐écologiquessurlerendementengraindesculturespluviales
LaingoI.Rasolofo1*,JulieDusserre2,PauloSalgado3,TantelyRazafimbelo4,KrishnaNaudin2
Résumé
Lapauvretédusolenélémentsnutritifsdisponiblespourlesplantesestl’undesfacteursresponsablesd’une
productionagricolefaibledanslesHautesTerresdeMadagascar.Lafertilitédusoletlaproductionagricolepeuvent
êtreamélioréesparlerecyclagedesbiomassesvégétaleetanimale.Nousavonstestésdeuxoptionstechniques
baséessurcerecyclagedesbiomasses:l’agriculturedeconservation(AC)etlefumieramélioré.L’objectifdel’étude
estd’évaluerleursimpactssurlerendementengraindescultures.Desessaisontétéconduitsenmilieucontrôléet
paysan,encomparanttroissystèmesdeculture:(i)riz//maïs+haricot(R//M+H)enlabour,(ii)riz//maïs+Crotalaria
grahamianaenACet(iii)riz//avoine+vesceenAC;etquatretypesdefertilisation:(i)sansfertilisation,(ii)5t.ha‐1de
fumierconventionnel(13gN.kg‐1MS),(iii)5t.ha‐1defumieramélioré(26gN.kg‐1MS)et(iv)fumierconventionnelplus
fumureminérale(100kg.ha‐1deNPK11‐22‐16+100kg.ha‐1d’Uréeà46%N).Lesrésultatsmontrentquelefumier
amélioréapermisd’augmenterlerendementenriz(jusqu’à27%)etlerendementtotalc'est‐à‐direlasommedes
rendementsengraindechaqueplanteutilisédanschaquesystèmedeculture(22à27%)parrapportaufumier
conventionnel.Pendantl’annéeoùlapluieaétémalrépartiedurantlacampagneagricole,lerendementenrizde
R//M+CenACaétémeilleurqueceluideR//M+Henlabour,avecunedifférencede28%.Parcontre,lerendementa
ététoujoursplusfaibleaveclesystèmeR//A+VenAC,maisilpourraêtrecompenséparl’effetsurlaproduction
laitièrevial’utilisationdufourragepouralimentationanimale.
Motsclés:agriculturedeconservation,fumieramélioré,rizpluvial,HautesTerres,Madagascar.
Abstract
SoilpovertyinavailablenutrientsforplantsisoneofthemajorcausesoflowcropproductionintheHighlandsof
Madagascar.Soilfertilityandcropproductionwouldbeimprovedbybetternutrientrecyclingthroughanimaland
vegetablebiomassesrecycling.Thisstudyaimedtoevaluatetheeffectsoftwotechnicsbasedonthisrecycling:
conservationagriculture(CA)andimprovedmanure,oncropproduction.Theexperimentationswereconductedona
researchstationandfarmers’fields.Wecomparedthreecroppingsystems:(i)rotationofuplandrainfedricefollowed
bymaizeintercroppedwithbeanunderconventionaltillagesystem(R//M+H),(ii)rotationofricefollowedbymaize
intercroppedwithCrotalariagrahamianaunderCAsystem(R//M+C)and(iii)rotationofricefollowedbyoat
intercroppedwithvetchunderCAsystem(R//A+V);andfourfertilizations’levels:(i)nofertilizer,(ii)conventional
manureat5t.ha‐1(13gN.kg‐1DM),(iii)improvedmanureat5t.ha‐1(26gN.kg‐1DM),and(iv)conventionalmanureplus
mineralfertilizer(100kg.ha‐1ofNPK11‐22‐16+100kg.ha‐1ofureaat46%N).Riceyieldsandtotalyields,ietotalgrain
yieldofallplantsusedineachsystem,weresignificantly27and22to27%higher,respectively,usingimproved
manurethanconventionalmanure.R//M+CunderCAimprovedriceyielduntil28%anddifferedsignificantlyfrom
R//M+HunderCTwhenrainfallisnotevenlydistributedthroughouttheseason.However,thericeyieldwithR//A+V
underCAwerethelowestbutitmaybecompensatebythemilkproductionthroughtheforageusedforanimalfeed.
Keywords:conservationagriculture,improvedmanure,uplandrice,Highlands,Madagascar

Akon’nyala34(2018):13‐26 14
1. Introduction
ÀMadagascarlademandealimentairecroissanteet
l’augmentationdelapressionfoncièresurlesbas‐
fondsconduisentàlamiseencultureenrizdes
«tanety»(Dabatetal.,2008).Toutefois,les
rendementsenculturepluvialerestentfaiblesàcause
notammentdelafaiblefertilitédecesterres
(Rabeharisoa,2004).Deplus,lesexploitantspréfèrent
utiliser(i)lesengraisorganiques(fumier)et/ou(ii)les
quelquesengraisminérauxqu’ilspeuventacheter
dansleursrizièresoùlaproductionestmoinsrisquée
dufaitdelasécurisationdel’alimentationhydrique.
Lessystèmesdecultureenagriculturedeconservation
(AC),baséssurletravailminimumdusol,la
couverturepermanentedusoletladiversificationdes
espècescultivées(FriedrichetKienzle,2007),ontété
proposésauxexploitants(Hussonetal.,2013)pour
limiterl’érosionetpouraméliorerladurabilitédes
culturespluviales(Naudinetal.,2010;Thierfelderet
al.,2013;Bruelleetal.,2015).Parailleurs,la
biomassevégétalepeutégalementêtreexploitée
commeuneressourcefourragère(Naudinetal.,2015;
Erensteinetal.,2015;Tittonelletal.,2015).Cette
optionaussipeutêtreintéressantedanslerecyclage
desbiomassesvial’utilisationdefumierobtenuparla
capacitédel’animalàvaloriseretrecyclerles
nutrimentsdanslefumier(SalgadoandTillard,2012;
Diogoetal.,2013).
Danscetteétudenousavonscomparélesimpactssur
laproductiondesculturesdecesdeuxapproches
baséessurlerecyclagedesbiomasses:l’ACetle
fumier.Lessystèmesdecultureutiliséssontàbasede
rizpluvialetontdifférentesutilités:(i)unsystème,
plusrépanduchezlespaysansdeshautesterres,
orientéverslaproductiondegrain(riz,maïs,haricot)
avecaprioriuneproductionmoyennederiz;(ii)un
systèmeenACorientéversl’améliorationdela
fertilitédusolparl’utilisationdecrotalairequiestune
légumineusefixantd’unemanièreimportantel’azote
atmosphérique(Gathumbietal.,2002),avecdefait
uneproductionderizaprioriélevée,et(iii)un
systèmeplusorientéverslaproductiondefourrage,
avecaprioriuneproductionderizfaible.Lestravaux
quenousprésentonsicicherchentàrépondreaux
questionssuivantes:lessystèmesdecultureenACet
l’utilisationdefumieraméliorépermettent‐ils
d’augmentersignificativementlaproductionengrain
desculturespluvialesd’altitude(riz,maïs,haricot)?
2. Matérielsetméthodes
2.1. Zoned’étude
L’étudeaétéconduiteduranttroissaisonsculturales
(2013‐2014,2014‐2015et2015‐2016,notéesparla
suitepar2014,2015et2016)danslesenvirons
d’Andranomanelatra(19°47’S,47°06’E,1640m)au
nord‐estd’AntsirabeetdeBetafo(19°54’S,46°53’E,
1569m)ausud‐ouestd’Antsirabe.Lazoneest
caractériséeparunclimattropicald’altitude,avecune
saisonpluvieused’octobreàavriletunesaisonsèche
etfroidedemaiàseptembre.Latempérature
moyenneannuelleestde17°Cavecdestempératures
minimalede6°C(juillet)etmaximalede28°C
(octobre).Lapluviométriemoyenneannuelleestde
1450mmavecuntotalde1307,1563et1480mm
durantlestroisannéesculturalessuccessives(Station
CIMELFOFIFA/CIRADAndranomanelatra).Lorsdela
deuxièmeannée,defortespluiessesontconcentrées
dumoisdedécembreàmarsavecunmaximumde50
et60mmenuneseulejournée,respectivement,à
AndranomanelatraetBetafo(Figure1).Lessols
d’Andranomanelatrasontclasséscommeferralitiques
acides(Razafimbeloetal.,2006)avecunecapacité
d’échangecationique(CEC)faibleetlessolsdeBetafo
sontclasséscommedessolsandiques(Tableau1).
Tab.1.Caractéristiquesphysico‐chimiquesdessitescontrôléetpaysansd’AndranomanelatraetdeBetafosurdes
horizons0‐20cm,tirésde(1)(Rakotoarisoaetal.,2010)et(2)analyseseffectuéesavantl’expérimentationen2013
parleLRI.
Sitecontrôlé(1)
Andranomanelatra
(n=96)
Sitepaysan–
Andranomanelatra(2)
(n=12)
Sitepaysan–Betafo(2)
(n=7)ParamètresUnités
0‐10cm10‐20cm0‐10cm10‐20cm0‐10cm10‐20cm
pHeau‐ 4,94‐ 4,794,845,455,53
Ntotg.100g‐1sol0,280,270,190,130,370,37
Présine g.100g‐1sol‐ ‐ 0,030,020,030,03
POlsen g.100g‐1sol0,14‐ 0,060,05‐ ‐
Ptotal g.100g‐1sol‐ ‐ 9,058,6521,5721,60
Kéch g.100g‐1sol‐ ‐ 1,110,930,400,41
C g.100g‐1sol4,224,153,342,545,455,54
da g.cm‐3sol0,890,830,961,000,910,87
Alcmol.kg‐1sol1,32‐ 1,51,54‐ ‐
∑(Ca,Mg,K)cmol.kg‐1sol1,50‐ 2,654,27‐ ‐
CECcmol.kg‐1sol3,71‐ 3,543,39‐ ‐
Argiles%59,4‐ ‐ ‐ ‐ ‐
Limons%27,5‐ ‐ ‐ ‐ ‐
Sable%13,1‐ ‐ ‐ ‐ ‐

Akon’nyala34(2018):13‐26  15
Fig.1.Pluviométrieettempératuresdécadairesdestroiscampagnesculturalesaveclesdatesdesopérationsculturales

Akon’nyala34(2018):13‐26 16
2.2. Dispositifexpérimental
Lesessaisontétémenés:(1)enmilieucontrôléà
Andranomanelatra,pendanttroiscampagnes
culturales(2014à2016)et(2)enmilieupaysan,
pendantdeuxcampagnesculturales(2014et2015),
avecdix‐neufparcellesde8areschacune,situées
respectivementautourd’Andranomanelatra,
AntsirabeetdeBetafo.
Enmilieucontrôlé,troissystèmesdecultureontété
comparés:(1)laculturedurizpluvial,variété
«ChhomrongDhan»,enrotationavecl’associationde
maïs,variétélocale«Tombontsoa»etdeC.
grahamiana,enAC(R//M+C);(2)lacultureduriz
pluvial,enrotationavecl’associationdel'avoine,
variété«Fanantenana»etdelavesce,variété
«Mahavokatra»,enAC(R//A+V),et(3)laculturedu
rizpluvialenrotationavecl’associationdemaïsetdu
haricot,variété«RI5‐2»,enlabour(R//M+H).A
l’intérieurdechaquesystèmedeculture,quatretypes
defertilisationontététestés:(1)aucunefertilisation
(F0),(2)fumierconventionnel(5t.ha‐1)(FuC);(3)
«fumieramélioré»(5t.ha‐1)(FuA)et(4)fumier
conventionnel(5t.ha‐1)+engraisminéraux(100kg.ha‐
1deNPK11‐22‐16,100kg.ha‐1d’Urée)(Fm).LeFuA,
améliorépardespratiquesdegestionde
conservation,estplusricheenélémentsnutritifsavec
26gN.kg‐1MS,5,5gP.kg‐1MScontre13gN.kg‐1MS,3,6
gP.kg‐1MSpourlefumierconventionnel.Latotalité
desrésidusvégétauxaétérestituéesurlaparcelle
pourlesculturesenAC,etaétéexportéepourles
culturesenlabour.LemêmesystèmeR//M+Cétait
déjàpratiquéunanavantledébutdenosessais,donc,
dèslapremièreannéedel’étude,lerizabienété
cultivésurunprécédentmaïs+crotalaire.Enrevanche,
pourlessystèmesR//M+HetR//A+V,lerizaété
installérespectivementsurdesanciennesparcellesde
maïs+crotalaireetmaïs+haricot.Touteslesculturesen
association(M+C,M+HetA+V)ontétéinstalléessur
d’anciennesparcellesderiz.Lesparcellessont
respectivementenACoulabourdepuisonzeans.
Enmilieupaysan,deuxsystèmesdeculture:(1)
riz//avoine+vesceenAC(R//A+V)etriz//maïs+haricot
enlabour(R//M+H)etdeuxtypesdefertilisation:(1)
fumierconventionnel(FuC)(5t.ha‐1),(2)fumier
amélioré(FuA)(5t.ha‐1)ontétéétudiés.Lapremière
annéedel’expérimentation,touteslesparcelles
paysannesontétélabourées.Lessituationsdes
culturesavantl’installationdesexpérimentations
étaientvariées:riz,maïs+haricot,pommedeterre.
Nousnepouvonsdoncpasétudierl’effetdu
précédentcultural(A+VouM+H)surlaculturederiz
queladeuxièmeannéedel’expérimentation.
Chaqueannée,deuxdispositifsontétéinstalléscôteà
côtedontl’unaveclerizetl’autreaveclescultures
associées(avoine+vesce,maïs+haricot,et
maïs+crotalaire).Lamêmeprovenancedesdeuxtypes
defumieraétéutiliséepourtouteslesparcelles
expérimentales.Ilfauttoutefoisnoterquelavescene
s’estjamaisdéveloppéequecesoitenmilieucontrôlé
ouenmilieupaysan.Ladensitédessemisetla
géométriedesparcellessontprésentésdanslaFigure
2.Lesopérationsculturalestellesquesemis,coupe
d’avoineetrécolteaveclesdatesdefloraisonderiz
sontrésuméesdanslaFigure1.
Fig.2.Espacemententreplantesde:(1)riz,(2)associationdel’avoine+vesce,(3)associationdumaïs+crotalaire,(4)
associationdumaïs+haricot
(3)
25 c
m
40 cm
50 c
m
Vesce
Riz
Maïs
Haricot
Crotalaire
Avoine
20 c
m
20 cm
(1)
(2)
20 cm
20 c
m
(4)
40 cm
40 c
m

Akon’nyala34(2018):13‐26 17
2.3. Mesureseffectuées
Enmilieucontrôlélerendementaétémesurédansun
carréde5x5maumilieudechaqueparcelle(10x10m).
Enmilieuréel,ilaétémesurésur5placettesde1m2
pourlerizetl’avoine,sur5placettesde2mlinéaires
deladoublelignepourlemaïs,situéesaucentreet
auxquatrecoinsdelaparcelle;etsurlatotalitédela
parcellecultivée(1are)pourleharicot.Lesgrainsont
éténettoyés,vannésavantlepesageenfraispour
calculerlerendementengrainvanné.Lepoidsseca
étéobtenuaprèslepassagedeséchantillonsdegrain
prélevésàl’étuve,à60°Cpendant72heures.Pourle
riz,neufpoquetsontétéprisauhasardpourmesurer
lescomposantesdurendementtellesquelenombre
deplantsparm²,lenombredepaniculesparplant,le
nombred’épilletsparpanicule,lepourcentagede
grainespleinesetlepoidsde1000grains.
2.4. Analysedesdonnées
Lestraitementsstatistiquesdesdonnéesontété
réalisésaveclelogicielR3.2.2.
Ledispositifexpérimentalestdutypesplitplotavec
unfacteurprincipal«systèmedeculture»etun
facteursecondaire«fertilisation»avec4parcellesen
milieucontrôléet19parcellesenmilieupaysan.Les
variablesdépendantesconsidéréessontles
rendementsengrainderiz,maïs,haricotetles
composantesderendementderiz(plants/m²,
panicules/m²,épillets/m²,grainespleines/m²,poidsde
millegrains);lesvariablesexplicatives(oufacteurs)
sontletypedefertilisationetlessystèmesdeculture.
Desmodèleslinéairesgénéraux(GLM)ontd’abordété
utiliséspouranalyserleseffetsdesfacteurssurune
variabledépendante.Lemodèleconsidéréestdutype
Yi,j,k=μ+αi+βj+σk+(αβ)ij+(ασ)ik+(βσ)jk+(αβσ)ijk+
εijk,avecμlamoyenne(intercept);αil’effetcampagne
cultural;βjl’effetsystèmedeculture;σkl’effet
fertilisation;(αβ)ijl’effetdel’interactioncampagne
cultural/systèmedeculture;(ασ)ikl’effetde
l’interactioncampagnecultural/fertilisation;(βσ)jk
l’effetdel’interactionsystèmede
culture/fertilisation;(αβσ)ijl’interactiondeseffetsde
cestroisfacteursetεijklesrésidus.Pourunevariable
dépendantedonnée,l’AIC(critèred’information
d’Akaike;valeurminimale;Akaike,1974)aété
considérépoursélectionnerlemeilleurmodèle(avec
ousansinteractions).Lesvariablesdépendantesayant
faitl’objetdeGLMsontlesrendementsengrain(i)de
riz,(ii)demaïset(iii)deharicot.Pourchacunedes
variablesanalysées,lanormalitédesrésidusdu
modèleutiliséetl’égalitédevarianceontététestées.
Destransformationslogarithmiquesoulamiseen
racinecarréeontétéeffectuéespourune
normalisationdesdonnéesquandcelas’estavéré
nécessaire.
Lesvariables(rendementsengrainsetcomposantes
durendementderiz)suivantdesdistributions
normalesontensuiteétésoumisesàdesanalysesde
variances(ANOVA)avecdestestsdecomparaison
multipledeTukeyHSD(HighSignificantDifference;
p<0,05)afind’évaluerleseffetsdesfacteurs
campagnecultural,fertilisation,systèmedecultureet
deleurséventuellesinteractions.Lesautresvariables
ontétésoumisesauxtestsnon‐paramétriquesde
KruskalWallis(p<0,05)enutilisantlaprocédurede
Dunncommetestdecomparaisonmultiple(Dunn,
1964).
3. Résultats
3.1. Productionderiz
Enmilieucontrôlé,lemeilleurmodèleintègreles
effetsdes3facteursetdesinteractionsentre(i)
CampagneagricolexFertilisationd’unepartetcelles
(ii)CampagneagricolexSystèmedeculture,d’autre
part(AIC=‐53,14etR²=0,71;Tableau2).Les
rendementsengrainsderizdestroiscampagnessont
respectivementde3,8;2,2et3,4t.ha‐1.Quelleque
soitl’année,lerizdanslesystèmedecultureR//A+Va
lerendementleplusfaible(Figure3,Tableaux2et3).
Cesdifférencesentrelestraitementssont
significatives,ounon,suivantlescampagnesagricoles.
LesrendementsdessystèmesR//M+HetR//M+Cne
présententdesdifférencessignificativesqu’en2015,il
estsupérieurdeprèsd’unetonnedansR//M+Cpar
rapportàR//M+H.Cerendementplusélevéde
R//M+Crésultedesvaleurssupérieuresdetoutesles
composantesdurendement,àl’exceptiondupoids
desgrains(Tableau3).Concernantlesdifférentstypes
defertilisation,lesmêmestendancesderéponsede
fertilisationsurlaproductionderizsontobservées(F0
<FuC<FuA<Fm)pendantlestroiscampagnesmaisles
différencesnesontsignificativesqu’en2016(Tableau
2,Figure3).Lerendementengrainestde2,2t.ha‐1
sansl’apportdefertilisation,3,1t.ha‐1avecl’apportde
FuCetaugmenterespectivementjusqu’à4,2t.ha‐1et
4,3t.ha‐1avecl’apportdeFuAetFm.
Enmilieuréel,lemeilleurmodèletientsurtout
comptedelacampagneagricoleetdelafertilisation
(AIC=‐41,84etR²=0,69;Tableau2).Lesrendements
enrizen2014sontsupérieursd’environ50%àceux
observésen2015(Figure4,Tableau4).Cerendement
estpermis,malgréunnombredeplantsparm2plus
faible,parunefortecompensationdunombrede
paniculesparplanteetunnombred’épilletspar
panicule.Lesrendementsenrizsontsimilairessurles
deuxzonesétudiéesl’année2014,alorsqu’en2015la
quantitéproduitedegrainsesttroisfoisplusélevée
surlesparcellesautourd’Andranomanelatraquesur
lesparcellesdeBetafo(Tableau4).Concernantla
fertilisation,l’utilisationduFuAapermisd’augmenter
significativementdel’ordrede26%lesrendementsla
premièreannée.Lesnombresdegrainspleinsetde