Gestion intégrée des engrais minéraux et des résidus de récolte dans un système de production intensif de riz-riz-blé au Sahel

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

REPUBLIQUE DU MALI

Un Peuple -Un But -Une Foi

INSTITUT POLYTECHNIQUE RURAL DE FORMATION ET DE RECHERCHE APPLIQUEE (IPR/IFRA) DE KATIBOUGOU

CENTRE DU RIZ POUR L'AFRIQUE (AfricaRice). La Station Régionale du Sahel d'AfricaRice, N'diaye, B.P.96, Saint Louis, Sénégal

TEL: [phone]; FAX : [phone]

Site : www.ipr-ifra.org; E-mail : ipr-ifra@ipr-
ifra.org

TEL : [phone] ; FAX : [phone] Site : www.AfricaRice.org ; E-mail : [e-mail]

Décembre 2014

Gestion intégrée des engrais minéraux et

des résidus de récolte dans un système de

production intensif de riz-riz-blé au Sahel

Mémoire de Fin de Cycle

Présenté par Joseph Sékou B. DEMBELE pour l'obtention du Diplôme
d'Ingénieur de l'IPR/IFRA de Katibougou

Spécialité : Agronomie

DIRECTEUR DE MEMOIRE CO-DIRECTEUR

Dr Boubié Vincent BADO Chercheur principal, AfricaRice

Pr. Mahamoudou FAMANTA Enseignant chercheur à l'IPR/IFRA, Katibougou

i

Table des matières

Dédicace v

Remerciements vi

Sigles et abréviations viii

Liste des tableaux x

Liste des figures xi

Liste des annexes xii

Résumé xiii

Abstract xiv

1. INTRODUCTION 1

2. MILIEUX D'ETUDES ET STRUCTURE D'ACCUEIL 4

2.1. Présentation des Milieux d'études 4

2.1.1. Fanaye 4

2.1.1.1. Situation géographique 4

2.1.1.2. Population et superficie 4

2.1.2. Ndiaye 4

2.1.2.1. Situation géographique 4

2.1.2.2. Population et superficie 5

2.1.3. Milieu physique 5

2.1.3.1. Relief 5

2.1.3.2. Hydrographie 5

2.1.3.3. Climat 5

2.1.3.4. Sol 6

2.1.3.5. Végétation 6

2.2. Présentation de la Structure d'accueil 6

2.2.1. Historique du centre : 6

2.2.2. Structure : 7

2.2.3. Programme de recherche AfricaRice : 7

2.2.4. Laboratoire Sol-Eau-Plante : 7

2.2.5. Activités 8

2.2.5.1. Analyses 8

2.2.5.2. Activités de recherche 8

ii

2.2.5.3. Ressources humaines 8

2.2.6. Mission de la structure d'accueil 8

2.2.7. Atouts 8

2.2.8. Acquis : 9

3. ÉTAT DES CONNAISSANCES 10

3.1. Généralités sur le riz 10

3.1.1. Origine et évolution 10

3.1.2. Importance du riz 10

3.1.3. Morphologie 11

3.1.4. Phase végétative 12

3.1.5. Phase reproductive 12

3.1.6. Phase de maturation 13

3.1.7. Ecologie 13

3.2. Généralités sur le blé 14

3.2.1. Origine et évolution : 14

3.2.2. Morphologie : 14

3.2.3. Cycle Végétatif : 15

3.3.4. Période de reproduction 15

3.3.5. Période de maturation 15

3.3.6. Ecologie 16

3.3.7. Utilisations du blé : 17

3.3. Généralités sur les engrais minéraux et organiques 17

3.3.1. Engrais minéraux 18

3.3.1.1. L'azote : 18

3.3.1.2. Phosphore 18

3.3.1.3. Potassium 19

3.3.2. Engrais organiques 19

3.3.2.1. Paille de blé 19

3.3.2.2. Composition de la paille de blé 20

3.4. Systèmes de culture 20

4. ETUDE PRATIQUE 21

4.1. Description de l'essai 21

4.1.1. Objectifs 21

iii

4.1.2. Matériel et méthodes 21

4.1.2.1. Matériel 21

4.1.2.1.1. Site et Sol d'implantation de l'essai 21

4.1.2.1.2. Matériel végétal 22

4.1.2.1.3. Engrais utilisés 22

4.1.2.2. Méthodes 23

4.1.2.2.1. Facteurs étudiés 23

4.1.2.2.2. Dispositif expérimental 23

4.1.2.2.3. Enfouissement de la paille de blé : 23

4.1.2.2.4. Traitements 23

4.1.2.2.5. Dimensions des parcelles : 23

4.1.2.2.6. Paramètres observés 23

4.1.2.2.7. Plan de masse 26

4.2. Conduite de l'essai 27

4.2.1. Mise en place de la pépinière du riz 27

4.2.2. Préparation du terrain 27

4.2.3. Prélèvements et analyses des échantillons de sol 27

4.2.4. Repiquage du riz 28

4.2.5. Fertilisation minérale 28

4.2.6. Entretiens de l'essai 30

4.2.7. Données climatiques des deux sites d'étude 30

4.2.8. Méthode d'analyse statistique des données 32

4.3. Résultats et discussions 33

4.3.1. Caractéristiques chimiques du sol de Ndiaye et de Fanaye 33

4.3.2. Caractéristiques chimiques de sol des essais avant la mise en place du blé 34

4.3.3. Caractéristiques chimiques du sol des essais avant la mise en place du riz 34

4.3.4. Effet de l'enfouissement de la paille de blé (essai 1) sur les caractéristiques

chimiques du sol de Ndiaye et de Fanaye 35

4.3.5. Résultats de l'analyse de variance des paramètres observés 35

4.3.6.1. Cycle du riz 37

4.3.6.1.1. Parcelles avec enfouissement de paille de blé (Essai 1) 37

4.3.6.1.2. Parcelles sans paille de blé (Essai 2) 37

4.3.6.2.1. Parcelles avec enfouissement de paille de blé (Essai 1) 39

iv

4.3.6.2.2. Parcelles sans paille de blé (Essai 2) 40

4.3.6.3. Rendement paille riz 40

4.3.6.3.1. Parcelles avec enfouissement de paille de blé (Essai 1) 41

4.3.6.3.2. Parcelles sans paille de blé (Essai 2) 41

4.3.6.4. Rendement grain riz 42

4.3.6.4.1. Parcelles avec enfouissement de paille de blé (Essai 1) 42

4.3.6.4.2. Parcelles sans paille de blé (Essai 2) 43

5. CONCLUSION ET SUGGESTIONS 45

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 48

ANNEXES xv

v

Dédicace

Je dédie ce modeste travail :

A la mémoire de mes frères disparus : Jean Paul Filifing DEMBELE, Jean Filifing DEMBELE et Emmanuel Fodé DEMBELE que leurs âmes reposent en paix ;

A mon père Paul Fakourou DEMBELE et à ma mère Fanta KAMISSOKO qui, sans leur soutien, leur engagement et leur bénédiction, n'aurait certainement pas pu être entrepris et achevé ce travail.

vi

Remerciements

Je remercie DIEU, le tout puissant, le Clément, le Miséricordieux qui m'a permis de suivre cette formation.

C'est un agréable plaisir pour moi de remercier tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à cette formation. L'établissement d'une liste exhaustive me paraît délicat. Cependant, qu'il me soit permis d'adresser mes sincères remerciements tout particulièrement à :

? AfricaRice, pour nous avoir accordé une bourse d'étude de fin de cycle et à l'UEMOA pour son soutien financier à travers son programme d'appui aux centres d'excellence régionaux (PACER) ;

? Dr Boubié Vincent BADO, Représentant Régional du Centre du riz pour l'Afrique et notre Directeur de mémoire, pour nous avoir accueillis dans sa structure, qui après m'avoir accepté comme stagiaire sans hésiter, n'a ménagé aucun effort pour la réussite de ce stage et ce malgré ses multiples occupations. Qu'ils trouvent ici, lui et sa famille l'expression de ma profonde gratitude ;

? Au Professeur Mahamoudou FAMANTA, Enseignant Chercheur à l'IPR/IFRA de Katibougou et Directeur Général de ladite Institution, qui a accepté de codiriger ce mémoire. Nos discussions enrichissantes et ses conseils pratiques m'ont beaucoup apporté sur l'ensemble du travail ;

? Mr Valère MEL, pour sa disponibilité et l'encadrement qu'il nous a apporté tout au long du stage. Merci pour ton amitié, tes suggestions constructives et l'intérêt que tu as toujours porté à mon travail ;

? Dr Karim TRAORÉ et sa famille, pour leur joie de vivre qu'ils ont su nous communiquer, leur soutien, leur disponibilité, et leurs conseils ;

? Dr Mamadou Kabirou NDIAYE et sa famille, pour leur soutien, leur disponibilité, et leurs conseils ;

? Dr Koffi DIAMAN et Dr Alpha BALDE, pour leurs disponibilités, leurs encouragements et leurs conseils avisés ;

? Mrs Djibril SAGNA, Maguette DIOUF, Mme Anna MBENGUE, Mr TOP, Diaga, Khady DIALLO, je leur rends un grand hommage pour leur soutien et assistance tant au laboratoire que sur le terrain ;

? Mr. Samba Soulé BA et à tout le personnel de AfricaRice plus particulièrement à Mr Souleymane GAYE et Mr Abdoulaye SOW ;

? La Direction et le corps professoral de L'IPR/IFRA de Katibougou pour son entière disponibilité et les efforts déployés pour la réussite de ma formation ;

? Je ne saurais terminer sans rendre un vibrant hommage à ma tante Elisabeth BALLO, à mes frères à mes soeurs et à tous les ressortissants de Baguita à Bamako. Merci pour leur fraternité et qu'ils soient assurés de ma profonde et sincère reconnaissance.

? Je remercie aussi mes camarades stagiaires de l'UEMOA et tous les étudiants ingénieurs de la promotion 2011-2014 de L'IPR/IFRA de Katibougou, plus particulièrement Sékou Armand SANOGO et Seydou BERTHE.

Je suis enfin reconnaissant envers tous ceux ou toutes celles qui de prêt ou de loin m'ont apporté leur appui de quelque forme que ce soit dans ma formation

vii

Que la bénédiction de Dieu soit sur vous tous, Amen !

viii

Sigles et abréviations

uS/Cm : micro siemens par centimètre

ADEME : Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie

ADRAO : Association pour le Développement de la Riziculture en Afrique de l'Ouest

AfricaRice : Centre du riz pour l'Afrique

Al⁺⁺⁺ : ion Aluminium

ASS : Afrique sub-saharienne

BAD : Banque africaine pour le développement

Ca⁺⁺: Calcium

CaO : chaux vive ou oxyde de calcium

CE : Conductivité Electrique

CEC : Capacité d'Echange Cationique

CGER : Centre de Gestion et d'Economie Rurale de la vallée du fleuve Sénégal

CGIAR : Groupe Consultatif pour la Recherche Agricole Internationale

CIFA : Centre Interprofessionnel pour la Formation aux métiers de l'Agriculture

CNRS : Centre National de Recherche Scientifique

CORAF/WECARD : Conseil Ouest et Centre Africain pour la Recherche et le

Développement Agricoles

Corg: Carbone organique,

CSC : Contre saison chaude

CSF : Contre saison froide

CV : Coefficient de Variation

DAP : diammophos ou phosphate diammonique et/ou phosphate d'ammoniaque

DAPS : Direction de l'Analyse et de Prévisions des Statistiques Agricoles

dS / m : déci siemens par mètre

FAO : Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture

FERTIAL : Fertilisants d'Algérie

Fig. : Figure

FRCA Picardie : Fédération Régionale des Coopératives Agricoles de Picardie

g/kg : gramme par kilogramme

H+ : ion Hydrogène

IRD : Institut de recherche pour le développement

K+ : Potassium

ix

M.O. : Matière Organique

mg/kg : milligramme par kilogramme

Mg⁺⁺: Magnésium

N: Azote

Na⁺: Sodium

NERICA : New Rice for Africa (Nouveau Riz pour l'Afrique)

P : Probabilité

P : Phosphore

pH: potentiel Hydrogène

PIB : Produit Intérieur Brut

PLHA: Plan d'Aménagement Hydraulique Local

PRESAO : Programme de Renforcement et de Recherche sur la Sécurité Alimentaire en

Afrique de l'Ouest

R2 : Coefficient de corrélation

Rdt : Rendement

Rep : Répétition

SAED : Société Nationale d'Aménagement et d'Exploitation des Terres du Delta du Fleuve

Sénégal et des Vallées du Fleuve Sénégal et de la Falémé

SAS : Statistical Analysis System (Système d'Analyse Statistique)

SNRA : Système national de recherche agricole

T: Traitement

t/ha : tonne par hectare

DSP : double superphosphate

UEMOA : Union Economique et Monétaire Ouest Africaine

x

Liste des tableaux

Tableau 1: Caractéristiques physiques et chimiques initiales des sols de Ndiaye et de Fanaye.

22

Tableau 2 : Caractéristiques des variétés de riz (variété sahel 108) et de blé (variété tétra) 22

Tableau 3 : Résultats d'analyses chimiques du sol avant la mise en place du blé, à Ndiaye et à

Fanaye (contre saison froide) 33
Tableau 4 : Résultats d'analyses chimiques du sol avant la mise en place du riz, à Ndiaye et à

Fanaye (contre saison chaude) 33
Tableau 5 : Résultats d'analyses chimiques du sol après enfouissement de paille de blé et

avant mise en place du riz, à Ndiaye et à Fanaye (contre saison chaude) 34
Tableau 6 : Analyse de variance des paramètres observés dans les parcelles avec

enfouissement de paille de blé (essai 1) 35
Tableau 7 : Analyse de variance des paramètres observés dans les parcelles sans paille de blé

(essai 2) 35
Tableau 8: Poids des panicules riz (t/ha) à Ndiaye et Fanaye en fonction des niveaux de fertilisation dans les parcelles avec enfouissement de paille de blé (essai 1) et sans paille de

blé (essai 2) 40
Tableau 9 : Rendement paille riz (t/ha) à Ndiaye et Fanaye en fonction des niveaux de fertilisation dans les parcelles avec enfouissement de paille de blé (essai 1) et sans paille de

blé (essai 2) 42

xi

Liste des figures

Figure 1: plant du riz (SAED et al., 2011). 12

Figure 2 : Les stades de développement du riz (SAED et al., 2011) 13

Figure 3 : Le cycle de développement du blé 16

Figure 4 : Semis et mise en place de la Pépinière du riz (DEMBELE, 2014) 27

Figure 5 : Arrachage et repiquage des plants du riz (DEMBELE, 2014) 28

Figure 6 : Apports d'engrais de l'essai riz (DEMBELE, 2014) 29

Figure 7 : Les températures minimales et maximales de Fanaye (fig. a) et de Ndiaye (fig b).

31

Figure 8 : Cycle du riz en fonction des traitements dans les parcelles avec enfouissement de

paille de blé (essai 1) à Ndiaye 37
Figure 9 : Cycle du riz en fonction des traitements dans les parcelles avec enfouissement de

paille de blé (essai 1) à Fanaye 38
Figure 10 : Cycle du riz en fonction des traitements dans les parcelles sans paille de blé (essai

2) à Ndiaye 38
Figure 11 : Cycle du riz en fonction des traitements dans les parcelles sans paille de blé (essai

2) à Fanaye 39
Figure 12 : Rendement grain riz (t/ha) en fonction des traitements dans les parcelles avec

enfouissement de paille de blé (essai 1) à Ndiaye 43
Figure 13 : Rendement grain riz (t/ha) en fonction des traitements dans les parcelles avec

enfouissement de paille de blé (essai 1) à Fanaye 44
Figure 14 : Rendement grain riz (t/ha) en fonction des traitements dans les parcelles sans

paille de blé (essai 2) à Ndiaye 44
Figure 15 : Rendement grain riz (t/ha) en fonction des traitements dans les parcelles sans

paille de blé (essai 2) à Fanaye 45

xii

Liste des annexes

Annexe 1 : Calendrier de déroulement des différentes opérations dans les deux sites pour la

culture du blé. xv
Annexe 2 : Calendrier de déroulement des différentes opérations dans les deux sites pour la

culture du riz. xvi

Annexe 3 : Résultats parcellaires du cycle de riz (Ndiaye) en jours xvii

Annexe 4 : Analyse de variance pour le cycle du riz (Ndiaye) xvii

Annexe 5 : Résultats parcellaires du poids panicule (Ndiaye) en (t/ha) xviii

Annexe 6 : Analyse de variance pour le poids panicule (Ndiaye) xviii

Annexe 7 : Résultats parcellaires du rendement paille (Ndiaye) en (t/ha) xix

Annexe 8 : Analyse de variance pour le rendement paille (Ndiaye) xix

Annexe 9 : Résultats parcellaires du rendement grain (Ndiaye) en (t/ha) xx

Annexe 10 : Analyse de variance pour le rendement grain (Ndiaye) xx

Annexe 11 : Résultats parcellaires du cycle de riz (Fanaye) en jours xxi

Annexe 12 : Analyse de variance pour le cycle du riz (Fanaye) xxi

Annexe 13 : Résultats parcellaires du poids panicule (Fanaye) en (t/ha) xxii

Annexe 14 : Analyse de variance pour le poids panicule (Fanaye) xxii

Annexe 15 : Résultats parcellaires du rendement paille (Fanaye) en (t/ha) xxiii

Annexe 16 : Analyse de variance pour le rendement paille (Fanaye) xxiii

Annexe 17 : Résultats parcellaires du rendement grain (Fanaye) en (t/ha) xxiv

Annexe 18 : Analyse de variance pour le rendement grain (Fanaye) xxiv

xiii

Résumé

Le Sénégal, comme la plupart des autres pays du Sahel, fait face à une situation alimentaire relativement difficile. L'écart entre la production nationale et les besoins croissants de la population n'a pas cessé de se creuser au fil des années.

Cependant, la faible qualité du sol combinée aux conditions climatiques sahéliennes rudes ont conduit à une faible efficience des nutriments et sont devenus de sérieuses menaces pour la productivité agricole en Afrique subsaharienne.

L'objectif de l'étude de la gestion intégrée des engrais minéraux et des résidus de récolte dans un système de production intensif de riz-riz-blé au Sahel est de développer un système de culture associant des facteurs tels que les engrais minéraux, les résidus de récolte, le calendrier agricole et la gestion de l'eau.

Les essais ont été conduits à Ndiaye sur un sol ortithionique gleysol à texture argilo-limoneuse et à Fanaye sur un sol eutrique vertisol à texture argileuse pendant la saison froide 2013 et la saison chaude 2014 dans le delta et la vallée moyenne du fleuve Sénégal. Dans les deux sites d'étude le dispositif utilisé était le bloc de Ficher avec cinq niveaux de fumures randomisés pour la fertilisation du riz (T1 : sans engrais, T2 :120 kg N/ha, T3 :120 kg N/ha + 26 kg P/ha, T4 : 26 kg P/ha + 50 kg K/ha et T5 : 120 kg N/ha + 26 kg P/ha + 50 kg K/ha).

Les cinq niveaux de fumures sont comparés dans deux situations différentes à savoir : avec enfouissement des résidus et paille de blé (essai 1) et sans résidus et paille de blé (essai 2). La quantité de paille enfouie dans chaque traitement était de 1,01 t/ha à Ndiaye et 3,26 t/ha à Fanaye. Pour la fertilisation du blé une fumure minérale uniforme a été appliquée sur toutes les parcelles élémentaires (120 kg N/ha + 26 kg P/ha + 50 kg K/ha) a été évalué dans les 2 sites.

La fertilisation a eu un effet hautement significatif sur les performances agronomiques du riz (poids des panicules, rendement paille et rendement grain). Les meilleurs traitements sont par ordre décroissant T5, T2, T3, T4, et T1. L'enfouissement de paille de blé n'a eu aucun effet sur les performances agronomiques du riz.

Mots clés : riz, blé, engrais minéraux, résidus, système, gestion intégrée, sahel.

xiv