Réutilisation des eaux usées

2.2. Composantes de la fertilité en climat soudano-sahélien.

2.2.1. Le sol.

Les surfaces cultivables représentent 60% environ de la surface totale. Ce sont en majorité des sols ferrugineux. Du fait de la dégradation du couvert végétal liée à la forte densité de population, les sols sont appauvris en matières organiques. Leur faible teneur en argile et leur composition (kaolinite en majorité) ne favorisent pas la capacité d'échange cationique et la capacité de rétention en eau du sol. Leur fertilité chimique et physique qui dépend comme nous l'avons vu précédemment du complexe organo-minéral s'en trouve affectée.

Fertilité chimique des sols.

L'altération pratiquement complète des minéraux primaires et secondaires réduit dans ce type de sol le stock d'éléments nutritifs. Le taux de matières organiques qui est compris entre 0.65% et 1% ne permet pas non plus d'améliorer significativement cette déficience. La teneur en argile dépasse rarement 20%. Ce qui signifie qu'une première limite est posée au stockage des éléments minéraux dans le sol (Haile et al., 1985). La minéralisation rapide de la matière organique libère en plus du CO2, une grande quantité d'acides organiques qui modifient le pH de la solution du sol.

Cela favorise la lixiviation des éléments échangeables et leur remplacement par de l'aluminium ou des protons. L'utilisation d'engrais minéraux seuls provoque une modification du pH des sols qui favorise la mise en place de la toxicité aluminique (Sedogo, 1993). Les sols présentent également des carences globales en phosphore et en azote. Des seuils de carence ont été évalués pour certains éléments nutritifs; ils sont fixés à 400 ppm pour l'azote et 30 ppm pour le phosphore.

La matière organique apparaît comme un élément clef du stockage et de la redistribution des éléments nutritifs. Les différentes formes de matières organiques permettent également de réguler les échanges en augmentant la capacité de rétention en eau et la capacité d'échange cationique du sol (Chen et Avnimelech, 1986). On observe également suite à des apports de matières organiques une amélioration du pH des sols (Sedogo, 1993). Les substances humiques servent également de réservoir pour les composés azotés (Pallo, 1992). Lors de la mise en culture sans apports de complément on observe une diminution du stock de matière organique (Pieri, 1989).

Il est difficile d'appréhender de façon rationnelle la fertilité chimique de ces sols sans connaître avec plus de précision sous quelle forme se trouvent les éléments nutritifs (Pieri, 1989). Cette lacune est particulièrement nette dans la maîtrise de la dynamique de l'azote dans le sol. L'absence d'argiles à forte activité ne permet pas de comparer directement les analyses de la fertilité chimique de ces sols avec celles des sols tempérés. La recherche agronomique s'est orientée en conséquence vers la mesure de bilans effectués à l'aide d'analyses complémentaires (diagnostic foliaire) afin de proposer des normes de fertilité adaptées. En conditions naturelles on observe en quelques années une régénération du stock organique et de la réserve minérale des sols, notamment en potassium des sols en friche.

En condition cultivée, la porosité totale est faible (40%), la porosité structurale très faible, la capacité d'infiltration est limitée et la tendance à la compaction et au durcissement pendant la saison sèche (prise en masse ) diminue l'infiltrabilité durant les premiers épisodes pluvieux. A plus long terme, sous l'impact des gouttes de pluie et en l'absence de protections mécaniques, on observe la formation de micro-horizons de surfaces imperméables ou de croûtes structurales (Casenave et Valentin, 1989).

La croissance racinaire y est difficile en raison de la structure massive des sols et des déficits hydriques accentués par des pertes par ruissellement.

En condition naturelle sous couvert forestier, la fertilité physique du sol en terme d'infiltrabilité, de stabilité structurale ou de porosité est conservée. La présence de végétaux ligneux et herbacés et d'une pédofaune active favorise l'entretien de la porosité du sol et le maintien du stock de matière organique dans le sol.

Gestion de la fertilité physique et chimique.

La gestion de la fertilité des sols en zone soudano-sahélienne doit assurer le contrôle de trois facteurs principaux. Ces facteurs sont l'acidification des sols, les réserves minérales et la porosité du sol.

Contrôle de l'acidification des sols.

Le faible pouvoir tampon des sols favorise l'acidification rapide des sols au cours de la mise en culture sous l'effet de la libération de protons par l'activité biologique. Cette diminution du pH est amplifiée par l'utilisation des engrais minéraux sans compléments organiques.

En conséquence un chaulage est nécessaire (1.5 t/ha). Celui-ci permet non seulement d'augmenter le pH sur un moyen terme mais également d'engendrer une amélioration des rendements culturaux (Sedogo, 1993). Une autre façon de contrôler les diminutions de pH est d'effectuer régulièrement des apports de fumures organiques (Egoumenides et Oliver, 1985).

Amélioration des réserves minérales.

Les apports peuvent être effectués sous deux formes organique et minérale. L'apport minéral à raison de 100 kg/ha de NPK et 50 kg/ha d'azote urée doit être accompagné d'un chaulage tous les dix ans dans les doses présentées plus haut. Ces apports doivent être complétés par des apports en fumures organiques.

Maintien des édifices structuraux.

Pour parvenir à éviter la dégradation de la porosité du sol et stabiliser les édifices structuraux, des apports organiques de 5 t/ha sont préconisés tous les trois ans. La pratique du labour notamment en billonnage cloisonné favorise l'infiltration de l'eau dans le sol et en améliore la porosité en profondeur (Aliou, 1993).

Du point de vue des rendements cette gestion de la fertilité permet de passer pour le sorgho, d'une production quasi nulle après 10 ans (moins de 200 kg/ha de mil) sur des champs non fertilisés à une production constante de près de 3000 kg/ha pour des champs où une double fertilitsation minérale et organique est pratiquée (Sedogo, 1993). Dans ce dernier cas, l'apport organique était de 40 t/ha tous les 2 ans. Le mulch avec ou sans enfouissement donne des résultats intéressants, mais ce type d'apport organique ne permet pas de contrôler le pH du sol.

Le climat de la région soudano-sahélienne est caractérisé par l'alternance entre une longue saison sèche et une courte saison des pluies. On constate que l'hygrométrie y est très faible onze mois sur douze mais que l'ensoleillement et les températures restent fortes toute l'année. L'évapotranspiration des plantes est donc forte (Aliou, 1993).

Les précipitations.

Les différents domaines climatiques sont d'après le régime des pluies définis de la façon suivante (Lal, 1987)

Subdivisions climatiques	Précipitations (mm)	Durée de la saison des pluie (jours)	Durée de la période de végétation (jours)
Désert	< 100	0
Très aride	100-200	0-30	0
Aride	200-400	60-90	1-74
Semi-aride	400-600	90-150	75-119
Sec subhumide	600-800	120-150	120-179
Subhumide	800-1200	150-210	180-209
Humide	1200-1500	240-300	210-299
Très humide	>1500	>300	>300

Le domaine soudano-sahélien est compris dans les subdivisions climatiques semi-aride et subhumide. La limite d'aridité pour l'élevage se situe aux environs d'un mois d'humidité. La limite d'aridité agronomique se situe aux environ de quatre mois d'humidité et la limite d'humidité des pâtures se situe aux environs de trois mois arides (Baldy et Stigter, 1993).

A Ouagadougou, les valeurs extrêmes rencontrées pour la série pluviométrique de 1952 à 1987 sont de 1103 mm pour le maximum et 571 mm pour le minimum (Neuvy, 1991). Selon l'année le climat sera de type subhumide à sec subhumide et les mauvaises années la limite d'aridité ne sera pas dépassée.

Cette pluviométrie se répartit, en principe, en quatre mois de sécheresse presque totale (de novembre à février), trois mois de faible pluviosité (octobre, mars et avril) et cinq mois de pluviosité moyenne à forte (de mai à septembre). L'intensité des précipitations et l'alternance de phases d'humectation et de dessication ont également une influence sur le sol et sa structure.

L'intensité des pluies durant les cinq mois de saison des pluies est forte et peut atteindre voire dépasser des valeurs de 180 m/h pendant cinq minutes et 120 mm/h pendant une heure (Rodier, 1964; Mietton, 1988: cités par Baldy et Stigter, 1993). Ces intensités favorisent l'érosion des sols en l'absence de mesures de protection adaptées. Cette érosion atteint 50 à 500 kg/ha/an sous savane arborée en fonction des feux de brousse, 1000 à 15000 kg/hect/an sous culture et jusqu'à 25 à 35000 kg/ha/an sur sol nu (Roose, 1971; Roose, Birot, 1970; Roose, Piot, 1984: cités par Mainguet, 1994). Cette érosion représente respectivement 17% , 25% et 28% de perte annuelle pour l'azote, le phosphore et le potassium (Van der Pol F, 1991).

On doit également tenir compte de l'irrégularité spatio-temporelle de ces précipitations (Alliou, 1993). Il arrive, notamment en début de saison des pluies, comme ce fut le cas en 1990, qu'après une série de pluies suffisante pour les semis, une courte période de sept à quinze jours de sécheresse suffise à détruire les plantules. Ce type de phénomène, s'il est étendu, peut s'accompagner d'un recul temporaire du front intertropical (Roose com. pers.). On enregistre alors une baisse globale de l'humidité atmosphérique, situation qui renforce le dessèchement du sol et des cultures.

Ainsi, la seule mesure des précipitations annuelles ne suffit pas à déterminer les conditions climatiques qui ont eu lieu au cours d'une expérimentation. Pour une même subdivision climatique, la limite d'aridité agronomique pourra être atteinte par l'interruption momentanée de la saison des pluies. Cette situation peut se rencontrer à l'échelle d'un département ou être étendue à l'ensemble d'une zone climatique. Même pour les espèces végétales naturelles, on constate l'incidence de la pluviométrie sur le développement (Fournier, 1991).

L'ensoleillement et les températures.

La durée du jour varie entre 11 et 13 heures. La productivité primaire journalière est en principe supérieure dans la zone des savanes à celle de la zone des forêts humides. La radiation solaire annuelle y est de 30% supérieure et de 42% durant la période de végétation. La production journalière de matières sèches est, dans des conditions hydriques satisfaisantes, supérieure de 45% pour le maïs, 86% pour le coton, 63% pour le riz à ces régions plus humides (Kassam et Kowal cités dans Lal, 1987).

Les températures mensuelles varient de façon saisonnière avec un maximum durant le mois de mai et un minimum durant le mois de décembre. L'intensité du rayonnement solaire (env. 2000 joules/cm2/jour) provoque un assèchement en profondeur des sols durant la saison sèche. Cette situation a pour conséquence de bloquer les activités biologiques dans le sol. Ce phénomène s'accompagne d'une baisse de l'hygrométrie en raison de l'apparition de l'Harmattan, vent sec provenant du désert, dont l'hygrométrie est comprise entre 10% et 20%.

Le vent.

Les mouvements atmosphériques sont caractérisés dans notre zone d'étude par la confrontation entre deux masses d'air, l'une étant constituée d'un air humide d'origine océanique et l'autre d'un air sec d'origine saharienne. Le passage d'une dominante à l'autre s'effectue deux fois dans l'année avec parfois un bref épisode humide dans le courant du mois de mars. Le vent, surtout durant la saison sèche, est un facteur d'érosion. Généralement les vents ne sont pas de forte intensité (3 m/sec) le maximum étant atteint aux environs de midi. Cependant il arrive en saison sèche (Harmattan) ou en saison humide (bourrasques qui précèdent les pluies) que leur intensité favorise un soulèvement de poussières important. Ces "tempêtes" de poussières, sont constituées de particules d'une taille comprise entre 0,2 et 50 microns qui peuvent créer des panaches de plus de 600 km de large sur 2500 km de long. L'entraînement de particule plus fines (0.06 à 0.08 microns) s'effectue sur de plus grandes distances (Mainguet, 1994).

D'autre part, l'Harmattan accélère le dessèchement qui suit la saison des pluies. En une quinzaine de jours, on peut observer un assèchement complet du sol. Cette modification des conditions de vie provoque chez les plantes une fermeture journalière des stomates (D'at de St Foulc J com. pers.). Ceci provoque une augmentation importante de la température des organes foliaires en raison de l'intensité du rayonnement solaire et induit dans les cas extrêmes des dégâts importants sur les végétaux.