Maintien et amélioration de la productivité du sol
Eviter et corriger la dégradation des sols
Eviter les dommages à lenvironnement
La gestion judicieuse des sols a toujours impliqué que ces derniers soient utilisés de manière à maintenir, et si possible, améliorer leur productivité. Pour ce faire, il faut que les conditions chimiques et physiques du sol ne diminuent pas son aptitude à la croissance des plantes lorsque la culture commence. En fait, il est normal que la mise en culture entraîne une dégradation des sols du fait de lexportation des éléments nutritifs au moment de la récolte et des dommages physiques que subit la structure du sol. Ce qui est essentiel est que cette détérioration soit réversible grâce à des apports déléments nutritifs, à des travaux mécaniques ou au processus naturel de restitution de la fertilité par la mise en place darbres ou dherbages. Cela implique que le sol ait une capacité de récupération, cest-à-dire quaprès avoir été soumis aux agressions liées à la production végétale, il soit capable de revenir à son état initial ou de saméliorer (Greenland et Szabolcs, 1994).
La plupart des agriculteurs envisagent la gestion des terres dans la perspective des parcelles quils cultivent personnellement ou auxquelles ils ont accès. Il sensuit que les effets des pratiques daménagement des sols, qui se produisent ex situ, ne reçoivent pas toujours lattention voulue sil nexiste pas de réglementation appropriée. Parmi ces effets, on peut citer les dépôts provenant de lérosion ou des matériaux emportés par les cours deau et déposés sur les champs de fermes voisines. On peut également citer les effets des substances volatiles provenant des sols telles que les gaz à effet de serre et autres polluants potentiels. Une bonne gestion des terres doit non seulement répondre aux besoins immédiats de lagriculteur mais également être acceptable pour lensemble de la communauté. Pour les cultivateurs qui ne pratiquent pas une agriculture de subsistance, le système doit également être économiquement viable de manière à leur permettre de poursuivre une bonne exploitation et daméliorer le niveau de vie de leur famille.
Les problèmes généraux de gestion durable des terres sont examinés de manière approfondie dans World Soil Resources 73, FESLM: An International Framework for Evaluating Sustainable Land Management (FAO 1993b). Ce rapport indique que les éléments fondamentaux dune gestion durable des terres sont la productivité, la sécurité, la protection, la viabilité et lacceptabilité.
La production des terres doit être assurée, les ressources naturelles doivent être protégées et le système daménagement doit être économiquement viable et socialement acceptable. Cependant, il faut également reconnaître que la terre ne peut être gérée de manière durable si le sol, qui en est une composante, nest pas correctement exploité. Cela exige le maintien et lamélioration de la productivité du sol ainsi que des mesures visant à éviter et à corriger sa dégradation et à prévenir les dégâts environnementaux.
Gestion des éléments nutritifs du sol
Gestion des conditions physiques du sol
Gestion de la matière organique et des conditions biologiques des sols
Pour quun sol puisse rester productif, il doit:
· répondre aux besoins en éléments nutritifs des cultures;
· disposer dun milieu physique:- dans lequel les racines des plantes peuvent se développer de manière à permettre labsorption de leau et des éléments nutritifs,· procurer un milieu dans lequel les organismes présents dans le sol puissent:- qui stocke suffisamment deau pour les cultures,
- qui permet à leau de pénétrer et de circuler pour compenser lévapotranspiration par un apport hydrique suffisant;
- décomposer les matières organiques, libérant les éléments nutritifs nécessaires pour les cultures;- faciliter le transfert des éléments nutritifs vers les racines des plantes;
- concurrencer efficacement les agents pathogènes qui risquent dinfester les racines et dendommager les plantes;
- générer les composés organiques du sol qui auront un effet positif sur dautres caractéristiques pédologiques.
Certains sols contiennent suffisamment déléments nutritifs pour quils puissent être exploités de nombreuses années sans baisse notable des rendements, mais la majorité dentre eux ne peuvent être exploités que quelques années avant que leur aptitude à fournir des éléments nutritifs ne se détériore. Si lon veut maintenir les rendements et utiliser les sols pour produire des cultures de manière continue, il faut trouver une méthode permettant de remplacer lazote, le phosphore, le potassium et les autres éléments nutritifs.
Lazote est un cas à part car il peut être fixé à partir de latmosphère. Ce processus naturel de fixation est dû à certains micro-organismes qui se développent librement dans le sol et à la surface des sols et des feuilles; dans le cas du riz, on les trouve à la surface et dans leau des rizières. Dautres micro-organismes se développent en symbiose avec les plantes, comme Rhizobia avec les légumineuses, Actinorhizae avec le genre Alnus et, dans les rizières et autres terres humides, Anabaena avec Azolla (voir Figure 9). De grands efforts ont été consentis pour quantifier et maximiser la contribution qui peut être faite à la nutrition azotée des cultures par fixation naturelle de lazote et pour trouver des systèmes daménagement des sols tirant au maximum parti de la fixation biologique de lazote.
Professeur D.J. Greenland, F.R.S.
Daucuns avancent que certaines mycorhizes (champignons formant une association avec les racines) peuvent contribuer aux apports de phosphore et autres éléments nutritifs. Ils peuvent certainement, à court terme, favoriser leur assimilation par les cultures. En effet, ils absorbent le phosphore présent dans le sol plus efficacement que les racines. Cependant, cest aussi une façon plus efficace dexploiter le sol qui, en dernière analyse, lépuisé encore plus.
Le maintien du niveau de phosphore, de potassium et dautres éléments nutritifs exige donc habituellement le recours à des engrais minéraux. Les quantités déléments nutritifs accumulés chaque année dans la biomasse sont souvent inférieures à ce qui est requis pour produire une récolte satisfaisante. Ce nest que lorsque les éléments nutritifs de plusieurs années peuvent être cumulés pour être mis à la disposition dune ou deux récoltes seulement quon obtient des récoltes rentables. De même, si des animaux ou des arbres ne sont pas utilisés pour accumuler des éléments nutritifs sur de grandes surfaces pour les concentrer sur une aire beaucoup plus restreinte de terres de culture, les éléments nutritifs ne pourront assurer quune faible productivité. Les engrais organiques contiennent un dosage équilibré déléments nutritifs essentiels et ont dautres effets bénéfiques sur le sol, mais le coût - en temps et en travail - du transport du fumier jusquà son point de destination est souvent considérable. En revanche, les engrais minéraux sont beaucoup moins encombrants et plus faciles à utiliser. Ainsi, 100 kg durée contiennent autant dazote que 2 000 kg de fumier ou 4 000 kg de litière végétale; il serait nécessaire dutiliser 1 000 kg dun bon compost pour fournir une quantité équivalente dazote. La consommation énergétique moindre quexige la production dengrais organiques est souvent considérée comme un avantage, mais les agriculteurs préféreront peut-être payer le prix plus élevé des engrais minéraux simplement parce quils sont plus faciles à manipuler et à appliquer. Cela vaut surtout dans un système où dimportantes quantités dexcréments doivent être transportées jusquaux champs, le coût de la main-doeuvre de lagriculteur pouvant alors être encore plus élevé. En Chine, ces dernières années, les quantités dengrais organiques utilisées ont sensiblement baissé tandis que lutilisation des engrais minéraux a rapidement augmenté.
Dans des conditions de couverture végétale naturelle, les sols recèlent normalement une intense vie animale. Ces animaux survivent grâce aux racines et à la litière végétale, et font des trous et terriers qui maintiennent le sol aéré et friable. Lorsque la végétation est éliminée pour permettre la culture, le sol est exposé à limpact des pluies et aux actions anthropiques, aux activités des animaux et aux effets des machines qui compactent et tassent le sol. Le tassement rend le sol moins propice à la prolifération des racines et réduit sa capacité à retenir leau dont les plantes ont besoin pour survivre. Lexposition et lassèchement du sol qui en découlent peuvent aussi entraîner la formation de croûtes. Leau a, de ce fait, plus de mal à pénétrer dans le sol ce qui peut provoquer un ruissellement de surface entraînant un phénomène dérosion.
Dans les régions arides et semi-arides, lexposition de certains sols due au surpâturage ou à la pratique de brûlis annuel peut aussi entraîner un tassement et la formation de croûtes de surface même lorsque le sol nest pas cultivé. La gestion de leau sur les sols argileux lourds est un problème sérieux et des instruments aratoires simples ont été conçus pour créer des ados qui permettent lécoulement de leau excédentaire sans provoquer dérosion (Figure 10).
Figure 10. Les deux photos ci-dessus montrent des exemples de sols argileux lourds (Vertisol).
... mais peuvent être aménagés par la création dados permettant lécoulement de leau excédentaire
IBSRAMLa gestion des caractéristiques physiques dun sol doit donc viser à préserver la structure de ce dernier (lorsquelle est déjà propice à la production végétale) ou à laméliorer par une préparation mécanique appropriée ou dautres méthodes lorsque le sol nest pas structuré (FAO, 1993c). La préparation du sol est aussi importante pour la lutte contre les adventices qui est souvent la principale justification du labour. Cependant, larrivée des herbicides a dans de nombreux cas rendu le labour inutile et permis aux techniques de préparation minimum ou nulle du sol, de donner de bons résultats. Les dégâts que subi la structure du sol du fait du labour, peuvent être évités grâce à ces techniques. Elles diminuent également les pertes en matières organiques et la formation de semelles de labour qui inhibent le développement des racines et la circulation de leau dans le sol.
Si le sol est naturellement bien structuré - comme cest souvent le cas après une longue période sous couvert forestier - il est facile à ensemencer. En effet, dans les systèmes de culture itinérante, on peut obtenir un peuplement satisfaisant en introduisant la semence dans le sol au plantoir, à condition que la terre soit défrichée de manière à ne pas perturber lhorizon de surface. Ces techniques manuelles ou utilisant une lame sont en général satisfaisantes, mais le défrichage au bulldozer sans lames a parfois provoqué de graves dégâts à lhorizon de surface et compromis la mise en culture. De nombreux semoirs manuels simples ont été conçus pour les sols sans préparation, ainsi que des machines plus perfectionnées pour des surfaces plus grandes (Figure 11).
Figure 11. Trois exemples de méthodes de plantation sans préparation du sol:
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Un avantage majeur des systèmes de culture sans préparation du sol ou avec une préparation minimum est quils peuvent être utilisés pour laisser une couverture de résidus de culture sur le sol afin de le protéger de limpact direct de la pluie. Cela empêche la dispersion des matériaux constituant les agrégats et maintient la capacité dinfiltration du sol, ce qui minimise le ruissellement et les problèmes dérosion qui en découlent. Dans les zones plus sèches, le couvert végétal est aussi important pour protéger le sol de lérosion éolienne. On reconnaît à présent que le maintien dune couverture végétale sur le sol est le facteur essentiel pour sa conservation. Lorsquil y a une saison sèche marquée, les termites peuvent détruire les résidus végétaux de sorte que le sol se trouve exposé et vulnérable au début de la saison des pluies. Dautres matériaux de paillage doivent alors être trouvés (herbes ou branches provenant des arbres des alentours) ou dautres méthodes, telles que bandes enherbées ou bourrelets en courbes de niveau (Figure 12), doivent être utilisées pour éviter lérosion. Il peut sagir de simples bourrelets en terre construits de manière à acheminer leau vers un canal enherbé pour éviter la formation de ravinements. Des barrières herbacées sur la courbe de niveau ralentissent le ruissellement et filtrent le matériel sédimentaire en suspension dans leau. Vetiveria zizanioides est particulièrement adaptée à ces fonctions.
Figure 12
Haies pour lutter contre lérosion ...
IBSRAM
... bourrelets en courbes de niveau ...
IBSRAM
... et Vétiver pour stabiliser la pente.
P.K. YoonLe vent peut provoquer une érosion du sol dans les régions plus sèches; la meilleure solution pour y faire face est de planter des arbres en coupe-vent, bien que les résidus végétaux laissés a la surface du sol soient tout aussi efficaces. Dans la plupart des régions semi-arides, après une saison sèche prolongée, les résidus végétaux sont rares et la mise en culture est généralement possible après un simple hersage de surface (Figure 13).
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La gestion des conditions physiques dun sol destiné à la production de riz de bas-fonds est complètement différente de celle qui est applicable aux cultures de montagne. Lobjectif est de détruire, et non de préserver, la structure du sol pour minimiser linfiltration ou faire en sorte que leau reste à la surface du sol. On y parvient généralement en cultivant le sol lorsquil est gorgé deau - méthode connue sous le nom de piétinage. Cette méthode permet la formation dune couche qui minimise les pertes deau dues à la percolation et ameublit lhorizon de surface de sorte que les plants de riz sont faciles à repiquer (Figure 14).
Figure 14
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Dans de nombreuses régions dAsie, lusage est de pratiquer une autre culture après la récolte du riz, au début de la saison sèche qui suit la mousson. Le sol qui a été piétiné et dont la structure a été détruite doit être restructuré autant que possible pour constituer un lit de semis pour la culture suivante qui est souvent du blé dans les régions subtropicales et du haricot mungo ou une autre légumineuse dans les tropiques. La capacité dexpansion et de rétraction de certains sols leur permet de se restructurer naturellement. Dans la plupart des cas, cependant, des mottes se forment et le labour est difficile, voire impossible (Figure 15). Des semoirs ordinaires tels que les semoirs en forme de T inversé ont été conçus pour pouvoir sadapter à létat physique du sol le long de la ligne de semis et éviter la dépense dénergie quexigerait la mise en culture de la masse totale du sol.
Figure 15. Etats comparés dun sol piétiné après une récolte de riz
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On ninsistera jamais assez sur limportance de la matière organique dans la productivité des sols, plus particulièrement des sols tropicaux de qualité moindre. Lapport direct de la matière organique aux besoins en azote et en soufre des cultures, et son rôle dans la stabilisation des agrégats du sol et la survie de la faune du sol qui est à lorigine des pores par lesquels leau et lair circulent, ont déjà été évoqués. En outre, la matière organique du sol joue un rôle majeur dans la rétention des éléments cationiques par les sols dominants des tropiques contenant des argiles kaolinitiques et des oxydes de fer et dalumine - argiles de faible activité et rétention déléments cationiques. En outre, dans des conditions acides, certains des composants organiques présents dans le sol forment des complexes avec lalumine qui, autrement, serait toxique pour les plantes. Enfin, les composantes organiques du sol entravent la formation de complexes non solubles de fer et dalumine associé au phosphore - évitant ainsi une diminution de la quantité de phosphore disponible pour les plantes.
Outre ces effets physiques et chimiques, la matière organique constitue le substrat de la quasi-totalité de la vie biologique du sol. On sait que le sol contient des organismes vivants qui lui sont directement profitables, comme ceux qui servent à la fixation de lazote et au maintien dune structure favorable. La matière organique empêche aussi la prolifération dorganismes pathogènes qui se trouvent en concurrence avec des colonies organiques plus importantes et plus variées que dans les sols dont la teneur en matière organique est faible.
Dans des conditions de couvert végétal naturel, la teneur en matière organique du sol tend à se fixer à un niveau relativement élevé. Elle dépend en fait de la matière organique provenant de la végétation, des caractéristiques des sols ainsi que de leur humidité et de leur température. Lorsque le sol est cultivé, lapport de la culture est en général bien inférieur à celui de la végétation naturelle, de sorte que la teneur en matière organique a tendance à diminuer. Cela est particulièrement vrai lorsque les techniques culturales aèrent le sol et accroissent la vitesse de décomposition des débris organiques.
Les pertes en matière organique sont particulièrement élevées lorsquune forêt tropicale ombrophile est defrichée et quelle est remplacée par un système de culture. La régénération de la forêt après une période de mise en culture, comme dans le système de culture itinérante, entraîne une augmentation progressive de la teneur en matière organique qui, en règle générale, ne retrouvera son niveau initial quau bout de dix ans ou plus.
Les feux de brousse et de savanes tropicales ont souvent lieu au moins une fois lan. Cette pratique détruit une grande part de la matière organique qui se reintègrerait sans cela au sol, de sorte que la teneur en matière organique est bien inférieure à celle que lon trouve habituellement sous forêt. Si des cultures appropriées sont pratiquées et que tous les résidus sont restitués au sol, le niveau qui sétablit après la récolte peut être proche de celui que lon trouve dans les herbages naturels. Cependant, lorsquon alterne pâturages et cultures, la teneur en matière organique du pâturage peut être bien supérieure à ce quelle est lorsque le sol est cultivé, en particulier si le pâturage comporte des légumineuses qui contribuent à lapport dazote nécessaire à la constitution du potentiel en matière organique.
Il est donc évident que lalternance dune culture avec une jachère arbustive ou une période de pâturage entraînera des fluctuations de la teneur en matière organique du sol. Ces changements peuvent être estimés par une méthode mathématique approximative, et des modèles adéquats peuvent être conçus pour aider à prévoir les effets des différentes pratiques daménagement au niveau de la matière organique du sol. Les résultats de ces modélisations pour trois systèmes différents daménagement du sol sont illustrés à la Figure 16.
Figure 16. Carbone organique contenu dans le sol (0-23cm)
Changements à long terme des quantités de carbone organique présentes dans le sol sur des parcelles de blé cultivées en continu à Broadbalk Field, Rothamstead (Royaume-Uni). Les croix correspondent aux données mesurées, les lignes à des calculs types. Entre 1925 et 1965, une jachère complète était pratiquée tous les cinq ans pour lutter contre les adventices.Jenkinson D.S., 1993
Un principe général des systèmes daménagement durable des sols doit donc être de restituer autant de matière organique que possible aux sols de montagne utilisés à des fins de culture - sous réserve que cette matière organique soit exempte de contaminants toxiques, et que les coûts et problèmes liés à sa collecte et à son épandage soient socialement et économiquement acceptables.
Dans les plaines humides, de la matière organique toxique peut se former lors de la décomposition anaérobie de matières ajoutées, et du méthane, gaz à effet de serre actif, risque dêtre libéré. Il faut donc faire preuve de prudence lorsquon utilise de la matière organique pour la production rizicole.
Pour les sols autres que les tourbières et humus de certaines terres humides où se sont accumulées dimportantes quantités de matière organique, cette dernière est si importante que les quantités contenues dans le sol sont le meilleur indicateur de son état et de lévolution de son potentiel de productivité.
Eviter lérosion
Corriger la dégradation chimique
Eviter et corriger la dégradation physique
Les principales formes de dégradation des sols peuvent être dues, soit à son ablation (érosion due à leau et au vent), soit à sa détérioration in situ ce qui implique en général une altération de ses caractéristiques tant chimiques que physiques. La dégradation chimique se caractérise comme suit:
· perte déléments nutritifs et de matière organique;La dégradation physique saccompagne dans la plupart des cas de la formation dune croûte et dun tassement du sol et, parfois, dhydromorphisme en partie causé par ces phénomènes.· acidification (liée le plus souvent à la perte déléments nutritifs du sol ou à une mauvaise utilisation des engrais);
· intensification du lessivage (en cas de destruction du couvert végétal et de dénudation du sol);
· augmentation des températures et oxydation de la matière organique du sol (suite à la dénudation du sol et à sa mise en culture);
· salinisation et sodification (souvent liées à de mauvaises pratiques dirrigation et de drainage);
· pollution (généralement à la suite dune mauvaise gestion des déchets industriels et miniers).
Le Projet GLASOD, qui est un essai dévaluation mondiale des causes et de létendue de la dégradation des sols, a récemment été finalisé (Oldeman, Hakkeling et Sombroek, 1991). Les données du projet ont été obtenues à partir de la compilation par des scientifiques nationaux dévaluations réalisées en utilisant des critères communs et portant sur létendue et le degré de la dégradation des sols dans leurs pays ou régions respectifs. Les données ne correspondent pas toutes à une dégradation découlant de mauvaises pratiques daménagement et il a fallu dans certains cas les compiler à partir destimations brutes. Néanmoins, elles fournissent une indication de lampleur générale du problème et de ses causes (voir Figure 17).
Figure 17. Dégradation mondiale des sols
c) part de dégradation totale par continent
Oldeman, Hakkeling et Sombroek, 1991
Certaines formes de dégradation du sol peuvent être facilement corrigées. Cest le cas, par exemple, des croûtes de surface et du tassement auxquels on peut remédier sur de nombreux sols arables par la mise en culture, bien que ces améliorations risquent dêtre provisoires. Laugmentation de la teneur du sol en matière organique grâce à une période de repos de la terre ou lincorporation dengrais organiques peut donner des résultats plus durables. Certaines autres formes de dégradation des sols, qui entraînent des effets plus graves, sont moins faciles à corriger. Cest le cas des problèmes de salinisation (augmentation de la teneur en sel) ainsi que de la sodification ou, comme on lappelait auparavant, de lalcalinisation (augmentation de la proportion de sodium présente dans le sol). La sodification entraîne une dispersion de largile et inhibe la circulation de leau dans le sol.
Les effets de la dégradation du sol peuvent, en fait, être plus ou moins facilement corrigés selon la gravité du problème qui dépend elle-même des pratiques daménagement. Certains sols sont plus résistants à certaines formes de dégradation que dautres, de sorte que les mesures correctives varient, elles aussi en efficacité selon les types de sol (Figure 18).
Figure 18. Réaction du sol à la dégradation
Diagramme représentant le comportement de différents sols soumis à une dégradation. Les sols résistants sont capables de supporter les effets du stress pendant une période relativement longue au cours de laquelle leur potentiel productif sera peu affecté; ils sont aussi en mesure de récupérer après une longue période consécutive de stress. Les sols résilients ont une phase de résistance plus courte mais une aptitude de récupération comparable à celle des sols résistants. Les sols fragiles sont peu résistants face aux forces de dégradation.De nombreux sols des régions tropicales subhumides et semi-arides ont des caractéristiques qui les placent dans la catégorie des sols fragiles, notamment ceux dont la surface est facilement érodable. Ces sols doivent être bien gérés si lon veut éviter la dégradation qui est difficile et coûteuse à corriger. Le tassement du sous-sol, qui entraîne un mauvais drainage, est une autre forme de dégradation qui est souvent irréversible. De nombreux sols, par ailleurs, sont résilients dun point de vue chimique, cest-à-dire que les éléments nutritifs peuvent être restitués par un apport dengrais et de fumier et que lacidité peut être corrigée grâce au chaulage, ou du moins améliorée par lutilisation des fumures organiques.Lal, Hall et Miller, 1989
Lérosion est un processus naturel qui est difficile à éliminer complètement. Cependant, sur les terres cultivées, le risque dérosion accélérée est réel si le couvert végétatif naturel du sol est éliminé, comme cest en général nécessaire si la terre doit être mise en culture. Sur les terres particulièrement vulnérables, les effets de lérosion hydrique peuvent être dévastateurs (Figure 19).
Figure 19
Erosion catastrophique au Nigéria ...
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Les pratiques de gestion qui visent à maîtriser lérosion du sol provoquée par leau exigent tout dabord que tout soit fait pour conserver la couverture du sol. Il sagira en général dune forme ou dune autre de végétation, mais il peut également sagir dun paillis de matière organique ou même de plastique ou de gravier. Une pratique garantissant la mise en culture continue peut aussi constituer une méthode valable de lutte contre lérosion. Les cultures pérennes ou les systèmes de cultures intercalaires sont un bon moyen dassurer une couverture compatible avec une utilisation rentable du sol (FAO, 1983, 1989). Généralement, ces méthodes ne conviennent pas à la culture mécanisée de grandes extensions. Les arbres utilisés comme coupe-vent pour lutter contre lérosion éolienne sont en général essentiels dans les zones sèches où les sols ont une texture légère, au même titre que les bourrelets en courbes de niveau et les canaux destinés à permettre lécoulement de leau dans les zones exposées à lérosion hydrique. Dautres techniques telles que la culture sur billons closonnés et la culture en bandes alternées peuvent aussi être efficaces pour lutter contre lérosion (FAO, 1983, 1984, 1987, 1989).
Pour la majorité des sols, la dégradation chimique due aux prélèvements des éléments nutritifs par les cultures ne peut être évitée. Elle peut cependant être facilement corrigée (Figures 20 et 21), grâce à lapport dengrais et/ou de fumier. Le prélèvement continu déléments nutritifs par les cultures ou lutilisation dengrais ammoniaques finit par aboutir à un phénomène dacidification. Ce dernier peut à son tour être corrigé par une utilisation adéquate du chaulage ou par un repos du sol pendant plusieurs années sous jachère de récupération consécutive à une ou deux années de culture. Pour de nombreux sols de montagne des régions tropicales, les méthodes les plus satisfaisantes en termes de durabilité semblent être celles qui font intervenir aussi bien des engrais minéraux que des fumures organiques. Des expériences menées au Burkina-Faso et au Ghana ont montré quen utilisant des méthodes de gestion de ce type, les rendements ont été maintenus et ont même augmenté sur une période allant jusquà 30 ans (Figure 22).
Figure 20. Réponse du maïs à une application dengrais phosphatés, Tanzanie
Professeur D.J. Greenland, F.R.S.
Professeur D.J. Greenland, F.R.S.
Figure 22. Effets des engrais minéraux et amendements organiques sur lévolution à long ternie des rendements
a) rendement du sorgho avec application dengrais et de fumier, Burkina Faso
Pichot et al, 1994b) rendements du manioc, de larachide et du maïs avec paillis herbeux et application de NPK at chaux (essai factoriel 25), Kwadaso, Ghana
Kwakye et al, 1994Il est possible de maintenir les rendements en corrigeant aussi bien les pertes déléments nutritifs que lacidification rien quavec des produits minéraux. Cependant, dans de nombreux sols tropicaux, il semble être extrêmement difficile de maintenir un bon dosage des éléments nutritifs sans recourir à des amendements organiques pour atténuer les changements qui se produisent dans les concentrations du sol en ions nutritifs et pour complexer les ions toxiques, tels que laluminium, qui se dégagent à mesure que le sol sacidifie.
Une autre forme de dégradation du sol est la perte de matière organique, non tant à cause de ses effets directs que du fait de ses nombreux impacts indirects. Outre leffet tampon sur les concentrations en ions nutritifs et la fixation des ions potentiellement toxiques, les avantages indirects incluent des effets stabilisateurs sur les agrégats du sol et une contribution à la faune et aux micro-organismes vivant dans le sol.
On est confronté à une autre variante de dégradation du sol lorsque les sols sont mal drainés ou que la nappe phréatique est proche de la surface. Des sels et parfois des ions potentiellement toxiques tels que le bore peuvent être véhiculés dans les champs irrigués en même temps que leau dirrigation. En labsence dun drainage adéquat et dun approvisionnement en eau suffisant pour éliminer les sels et ions excédentaires indésirables, le sel saccumulera jusquà ce quil atteigne un niveau qui freine la croissance des végétaux. Ce problème est courant dans les zones où des barrages ont été construits et où les terres en aval du barrage reçoivent leau dirrigation. De même, leau stockée en amont du barrage entraîne souvent un relèvement de la nappe phréatique dans les zones situées en aval. Lorsque les eaux souterraines sont salines, cela nentraîne pas seulement des problèmes de salinité mais rend inévitablement le drainage de la zone irriguée plus difficile.
Outre la salinité, la sodification peut poser de graves problèmes. Cela nest pas nécessairement lié à un mauvais drainage mais survient lorsquon utilise de leau dirrigation à forte teneur en sodium ou de leau de mer. Le sodium déplace les autres ions dans le complexe absorbant et largile se disperse lorsque la saturation en sodium atteint environ 15 pour cent. Cela rend le sol extrêmement difficile à travailler - il devient très collant lorsquil est humide, des mottes se forment lorsquil est sec et les particules dargile les plus fines auront tendance à migrer vers le bas du profil, phénomène parfois connu sous le nom dérosion interne. Le sous-sol devient ainsi extrêmement compact, ce qui gêne beaucoup la circulation de leau et le développement des racines. Dans la plupart des cas, ces sols sont en plus alcalins, de sorte quon les classe souvent dans la catégorie des sols alcalins. Cependant, de nombreux sols salins sont également alcalins du fait de la présence de carbonate de sodium, mais ils nont pas les caractéristiques des sols sodiques car les sels empêchent la dispersion de largile. La gestion des sols sodiques nécessite lapport de gypse, qui confère au sol une teneur en sulfate de calcium suffisante pour floculer largile, ce qui donne une structure plus facile à travailler. Le calcium écarte aussi progressivement le sodium du complexe absorbant, supprimant ainsi la cause du mal.
La plupart des problèmes de salinité et de sodicité sont liés aux systèmes dirrigation. Le drainage et lapplication de gypse sont les remèdes à préconiser. Le drainage devrait toujours être prévu dans la conception dun système dirrigation et ne devrait être utilisé à des fins agricoles que si la qualité de leau est satisfaisante (FAO, 1985a, 1985b, 1988, 1990).
La dégradation de la structure du sol est la forme la plus courante de dégradation physique et se caractérise par:
· une perte de la stabilité des agrégats dans les sols superficiels, ce qui provoque croûtes et tassement, rendant linfiltration plus difficile et augmentant le ruissellement et lérosion;La dégradation physique des sols se produit surtout lorsque lon utilise une mécanisation lourde pour défricher et cultiver le sol. Les sols à texture moyenne et à faible teneur en matière organique, en particulier les sols argileux et limoneux, sont les plus fréquemment touchés par ces problèmes.· un déplacement des particules dargile vers les couches subsuperficielles et la perte de porosité dans ces horizons et dans les couches plus profondes, ce qui nuit à la circulation de leau et à la capacité de stockage.
On peut éviter ces difficultés en sabstenant de travailler le sol et en pratiquant les techniques de paillage tout en respectant limpératif de ne cultiver le sol que lorsque celui-ci nest pas trop mouillé - un sol détrempé est facilement endommagé par la mise en culture. Le maintien dune teneur en matière organique relativement élevée peut contribuer à accroître la stabilité des agrégats, bien que, même dans ces conditions, le sol risque dêtre dégradé sil est cultivé alors quil est mouillé. Comme on la constaté plus haut, la plupart des rizières sont délibérément endommagées par la mise en culture de terres engorgées pour minimiser linfiltration de leau.
La dégradation physique est souvent sous-estimée car elle est insidieuse, se développant dans le sous-sol sur une période de plusieurs années. Pour cette raison, les données de GLASOD sont probablement en deçà de la vérité. Lorsque le sol est en jachère, la faune du sol peut réouvrir les pores tant à la surface quen profondeur, mais ce phénomène est lent et prend plusieurs années, même dans le cas dune couverture forestière tropicale. Il vaut mieux prévenir le problème que tenter de le corriger.
Dommages hors site dus à lérosion du sol
Dommages découlant dune mauvaise utilisation des engrais
Les pratiques daménagement du sol naffectent pas seulement le site où la culture est pratiquée mais aussi les zones qui en sont plus éloignées. Les effets hors site incluent ceux liés au dépôt des produits dérosion du sol, à la pollution de leau due à une utilisation inadéquate dengrais et de pesticides et à la production de gaz contribuant à leffet de serre. Ces problèmes ne se posent pas lorsque lon applique de bonnes pratiques de gestion des sols.
Dans les régions semi-arides, la végétation meurt et le sol est exposé à lérosion éolienne durant les périodes de sécheresse qui souvent ponctuées de tempêtes de sable. Les dépôts de particules posent de nombreux problèmes et des dunes peuvent se former, recouvrant de fines particules de sable et de limons grossiers stériles des terres qui auraient pu être cultivées. Dans les zones arides où les sécheresses peuvent durer plusieurs années, le problème est difficile à maîtriser. Dans les zones semi-arides, limplantation darbres résistant à la sécheresse qui servent de coupe-vent peut être extrêmement utile. Des bandes enherbées de variétés robustes et résistantes à la sécheresse (comme le vétiver, par exemple) sont également très efficaces pour piéger le sable et stabiliser les dunes. Les dépôts des produits dérosion du sol transportés par leau peuvent aussi constituer un problème grave dans la mesure où ils risquent denterrer des sols de bonne qualité sous du matériel moins fertile. Plus fréquemment, ils provoquent des dégâts en obstruant les cours deau, y compris ruisseaux et rivières. Cela peut entraîner des problèmes supplémentaires dus au relèvement des nappes phréatiques, et aux problèmes dhydromorphisme et de salinité qui en découlent. Les sédiments peuvent aussi se déposer dans des réservoirs (Figure 23), ce qui réduit la capacité de stockage de ces derniers et, dans des cas extrêmes, obstrue lécoulement vers les générateurs hydroélectriques. Le fait de ne pas tenir suffisamment compte des problèmes dérosion qui se posent dans les bassins versants des barrages sest souvent traduit par une surestimation de la durée et de la valeur économique totale des barrages (voir encadré).
Figure 23. Diminution de la capacité de stockage de leau par suite denvasement de deux réservoirs: a) un petit réservoir en Tanzanie; b) un grand réservoir en Egypte
a) réservoir de Msalatu, Tanzanie, 1944-1971
Source: Rapp, Berry et Temple, 1972b) Haut barrage dAssouan, Egypte, 1964-1986
Source: Makary, 1993Lorsque le bassin versant est situé dans des zones de montagne ou de colline, il est dune importance vitale déviter le déboisement. Lorsque des superficies cultivées se trouvent dans le bassin versant, il faut maintenir une couverture végétale pour minimiser le ruissellement. Une bonne conception des canaux destinés à lécoulement des eaux de ruissellement excédentaires est également impérative.
Dans les régions arides et semi-arides, le surpâturage est un facteur notoire de dénudation des sols. Cela se produit fréquemment au-dessus des petits réservoirs auxquels les animaux ont directement accès pour sabreuver. On peut résoudre le problème par une bonne pratique délevage et la construction de points deau bien répartis plutôt que par des mesures directes daménagement des sols.
Envasement de réservoirs, Inde |
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réservoir |
bassin versant |
taux de sédimentation |
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prévu |
observé |
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Hirakud |
83 |
2.5 |
3.6 |
Tungabhadra |
26 |
4.3 |
6.6 |
Mahi |
25 |
1.3 |
9 |
Rana Pratap |
23 |
3.6 |
5.3 |
Nizamnagar |
19 |
0.3 |
6.4 |
Pong |
13 |
4.3 |
17.3 |
Pamchet |
10 |
2.5 |
10.1 |
Tawa |
6 |
3.6 |
8.1 |
Kaulagarh |
2 |
4.3 |
18.3 |
Mayurakshi |
2 |
3.6 |
20.9 |
Lorsque les agriculteurs achètent des engrais, leur intention est de les utiliser dune manière aussi efficace que possible pour leurs cultures. Toutefois, lefficacité de lutilisation de lazote dépasse rarement 50 pour cent et ce pourcentage est encore plus bas pour le phosphore. Une grande partie de lazote qui nest pas récupéré finit dans les eaux souterraines sous forme de nitrate ou dans les terres marécageuses sous forme dammoniaque atmosphérique. Contrairement à lazote, le phosphore est en général adsorbé sur largile et les oxydes de fer et se fixe dans le sol sauf lorsque celui-ci en est totalement dénué. Lorsque le phosphore est lessivé de la surface du sol - ou à travers des sols extrêmement sableux - et quil se déverse dans des cours deau, il peut provoquer des problèmes deutrophisation, de prolifération dalgues et dépuisement de loxygène dissout. Cela peut à son tour causer la mort des poissons et autres espèces vivant dans leau. La meilleure solution pour faire face aux problèmes dus au lessivage superficiel est de sassurer que le phosphore que lon apporte est incorporé dans le sol. Bien quon rende souvent les pratiques agricoles responsables de la contamination de leau par les phosphates, cette pollution est le plus souvent due aux eaux usées et effluents industriels qui sont directement déversés dans les cours deau.
Quelle que soit la forme dapport de lazote, la plus grande partie sera normalement transformée en nitrates - sauf en conditions anaérobiques. Les nitrates se déplacent librement dans le sol et peuvent donc être entraînés dans les eaux souterraines sauf sils sont interceptés par les racines des plantes. Un problème peut se poser lorsque la nappe phréatique alimente des sources deau potable. LOMS (Organisation Mondiale de la Santé) fixe la limite supérieure de concentration dazote sous forme de nitrates dans leau potable à 10 ppm (parties par million), niveau rarement atteint sauf lorsque lon utilise des quantités excessives dengrais azotés. Ces niveaux ont rarement été mesurés dans les approvisionnements en eau des zones tropicales et, lorsque cela a été le cas, cétait presque toujours en raison de la contamination de leau par les excréments animaux ou les eaux dégout. Néanmoins, il est important dutiliser aussi efficacement que possible les engrais azotés pour éviter les risques de contamination et en tirer le meilleur rendement possible. De nombreuses études ont été réalisées pour déterminer les méthodes convenant le mieux aux différentes conditions. On recommande souvent une fumure de fond ou de démarrage faible, suivie par un nouvel apport au moment où la demande des cultures atteint son maximum, de manière à éviter les concentrations dans le sol qui dépassent la capacité dabsorption de lazote par les cultures. En général, la cause principale de dégradation des sols dans les tropiques est que lon ne parvient pas à remplacer les éléments nutritifs nécessaires aux cultures - cest-à-dire que les applications dengrais sont trop faibles ou nulles, plutôt quexcessives.
Par contre, lorsque le riz est cultivé sur des terres inondées, il est désormais courant dutiliser dimportantes quantités dengrais azotés. Bien quil ny ait pas formation de nitrates, des pertes importantes peuvent se produire sous forme dammoniaque libéré dans latmosphère. On ne considère pas lammoniaque comme un polluant atmosphérique dangereux. En fait, comme il est très soluble, il est probable que la plus grande partie de sa fraction atmosphérique retourne dans le sol sous forme de précipitations, à proximité de son lieu dorigine.
Si lon permet à la rizière de sassécher de manière à ce quil y ait nitrification, de loxyde nitreux - gaz à effet de serre - se forme, bien quen faibles quantités. Si, après assèchement et formation de nitrates, le sol est à nouveau inondé, des quantités bien plus importantes doxyde nitreux apparaissent en général par suite dun processus de dénitrification biologique. Lorsquon applique des engrais organiques sur des sols marécageux et quun phénomène de décomposition anaérobie se produit, un autre gaz à effet de serre, le méthane, est produit en grandes quantités. Le méthane, comme loxyde nitreux, a un effet de serre plusieurs fois supérieur à celui du dioxyde de carbone. De ce fait, sur les terres à riz, les bonnes pratiques daménagement des sols devraient éviter les fumures organiques et utiliser:
· les résidus de la récolte de riz pour maintenir la teneur voulue en matière organique;
· des algues bleues, azolla et des branches de légumineuses qui fixent lazote et viennent ainsi compléter lapport dengrais azotés.