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4.2La variabilité spatiale des déterminants du biofonctionnement des sols tropicaux : quelques éléments bibliographiques.


A l’échelle des écosystèmes ou agrosystèmes, on peut observer à partir des zones d’habitation des gradients de fertilité et de rendements agricoles. Cette variabilité n’est pas liée à des différences intrinsèques des sols mais à une redistribution des ressources organiques disponibles sur le terroir agricole (Manlay et al., 2002a ; Manlay et al., 2002b ; Manlay et al., 2002c ; Samake et al., 2005 ; Tittonell et al., 2005a ; Tittonell et al., 2005b ; Giller et al., 2006). Manlay et al. (2004a) s’interrogent sur l’effet de ces flux de matières organiques sur la viabilité des agrosystèmes en zone de savanes tropicales. Ces différents travaux montrent que le gradient de fertilité des sols est accentué dans les zones les moins peuplées. En effet, les agriculteurs ont dans ces régions un accès difficile à des ressources (intrants, main d’oeuvre) concentrent alors leur effort sur une partie des sols de leur exploitation. Si la disponibilité en amendements organiques est restreinte, une attribution particulière sur certaines parcelles telles que les champs de case aura pour conséquence une diminution des quantités de matière organique du sol des autres parcelles. Au-dessous d’un certain seuil de teneur en matière organique dans les sols, l’application de certaines ressources, en fertilisant ou en travail, est moins efficace en terme de production. Une fois ce seuil atteint, il est alors préférable de concentrer les ressources organiques sur les sols de meilleure qualité (Giller et al., 2006). Il est clair que la disponibilité en ressources en fertilisants ou amendements organiques ou minérales interagit avec des contraintes socio-économiques, tels que le travail, avec pour conséquence une variabilité spatiale de la fertilité des sols. A l’inverse, il est nécessaire de tenir compte de la variabilité spatiale ou des gradients de réponse des sols aux fertilisants pour déterminer la meilleure stratégie de répartition des ressources organiques ou de fertilisants à l’échelle du terroir (Rowe et al., 2006 ; Tittonell et al., In press). La création de ces «ilots de fertilité» serait la résultante d’un environnement marqué par le manque de ressources à la fois biophysiques et économiques comme on le retrouve dans les terroirs agricoles au Sud du Sahara (Tittonell et al., 2006).

A l’échelle d’une parcelle cultivée ou d’une formation naturelle, la variabilité spatiale des espèces végétales, animales, et les propriétés physiques ou chimiques des sols est étudiée et souvent expliquée par la corrélation spatiale entre ces différents éléments (Goovaerts & Chiang, 1992 ; Roy & Singh, 1995 ; Sierra, 1996 ; Wijesinghe & Hutchings, 1999 ; Corre et al., 2002 ; Carvalho et al., 2003 ; Franklin & Mills, 2003 ; Treves et al., 2003 ; Stark et al., 2004 ; Han et al., 2007). Ces études sont généralement menée grâce à des outils statistiques qui on été développés permettant de modéliser la variabilité spatiale et de la cartographier (Legendre & Fortin, 1989 ; Goreaud et al., 2002 ; Griffith & Peres-Neto, 2006 ; Perry et al., 2006). En écologie, de nombreuses études ont cherché à expliquer la diversité et la variabilité spatiale des peuplements végétaux. Les interactions dans l’espace entre les différents compartiments ou acteurs déterminent la biodiversité des peuplements végétaux (Tilman & Downing, 1994 ; Goreaud et al., 2002 ; Loreau & Holt, 2004 ; Wijesinghe et al., 2005). Dans les savanes de Côte d’Ivoire, la production primaire des savanes sur des sols naturellement peu fertiles d’un point de vue physico-chimiques s’expliquerait par la concentration spatiale des éléments nutritifs et la faculté des plantes à exploiter efficacement ces zones grâce à des stratégies d’exploration du sol par le système racinaire (Abbadie et al., 1992 ; Mordelet et al., 1996). Les macro-organismes telles que les termites ou les vers de terre créent des structures biogéniques qui sont des zones où les facteurs agissant sur la minéralisation des matières organiques sont modifiés (Lavelle, 1997 ; Brussaard, 1998 ; Fall et al., 2004). Le maintien de la diversité de ces structures est un gage de durabilité dans les écosystèmes (Lavelle et al., 2001). De même, les racines ou les résidus organiques modifient localement les conditions environnementales pouvant stimuler ainsi des processus ou des activités biologiques particulières (Founoune et al., 2002 ; Kuzyakov, 2002 ; Cheng et al., 2003 ; Gaillard et al., 2003 ; Assigbetsé et al., 2005 ; Marschner & Timonen, 2005 ; Personeni et al., 2005).

A l’échelle de l’agrégat de sol, la variabilité spatiale de l’activité microbiologique ont été décrites sur des échelles centimétriques voire millimétriques (Grundmann & Gourbiere, 1999 ; Grundmann & Debouzie, 2000 ; Grundmann et al., 2001 ; Nunan et al., 2001 ; Nunan et al., 2002 ; Vieublé-Gonod et al., 2003 ; Vogel et al., 2003). Les agrégats de sol et leur dynamique dans le temps sous l’action de différents facteurs extérieurs comme le climat (gel et dégel, humidification et dessiccation), le travail du sol déterminent l’accessibilité des matières organiques aux microorganismes. Six et al. (2000) considèrent ces mécanismes comme le moteur des processus de décomposition ou de stockage des matières organiques dans les sols. De même, Schimel & Bennett (2004) indiquent que le cycle de l’azote dans les sols est lié à l’organisation de microsites caractérisés par des dynamiques locales particulières. Les relations entre ces sites dans l’espace sont un des facteurs essentiels du fonctionnement global d’un sol.

Des pratiques agricoles basées sur une localisation des apports organiques

Les pratiques culturales traditionnelles dans les régions sub-sahariennes exploitent des effets de localisation des apports organiques. Les zones de parcage d’animaux sur les champs cultivés au cours de la saison sèche sont des zones de plus forte productivité qui peuvent se maintenir sur plusieurs années (Powell et al., 1996). Les agriculteurs ne cherchent pas à étaler ces apports sur l’ensemble de la parcelle mais préfèrent concentrer annuellement les apports sur une petite surface. Les études que nous avons menées au Burkina Faso montrent que pour avoir une persistance sur plusieurs années d’un arrière effet de ces apports organiques, il est nécessaire d’apporter de grande quantité de matières organiques par unité de surface (Freschet et al., in press). Dans la même région du Yatenga, des pratiques combinant un contrôle des eaux de ruissellement et des apports localisés de matières organiques se sont développés au cours de ses vingt dernières années. Ces techniques appelées localement « zaï » ou « djengo » ont permis aux paysans non seulement de récupérer des terres au sol difficilement cultivable, mais également de diminuer les risques de perte de production liées à des pluviosités aléatoires (Roose & Barthes, 2001 ; Kaboré, 2005). A Madagascar, des agriculteurs pratiquent des apports organiques localisés pour fertiliser des plants de tomate. Ils alternent dans l’espace et annuellement des apports relativement conséquents leur permettant selon leur propos d’augmenter non seulement la production mais de constituer un sol durablement fertile à partir de sols naturellement peu productifs (Ndienor, 2006).
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