Identification des éléments nutritifs majeurs limitants et des stratégies appropriées de fertilisation sous culture de maïs dans l'Ogou-Est de la région de Plateaux

UNIVERSITE DE LOME

ECOLE SUPERIEURE D'AGRONOMIE (E.S.A)

BP : 1515 Tél. : [phone]

Lomé Togo

UN CENTRE INTERNATIONAL POUR LA FERTILITE DES SOLS ET LE DEVELOPPEMENT AGRICOLE

BP : 4483 Tél. : [phone]

Lomé Togo

N^o d'ordre : 07/10/PV

MEMOIRE

Présenté en vue de l'obtention du grade

d'INGENIEUR AGRONOME

(Option : Production Végétale)

par

IDENTIFICATION DES ELEMENTS NUTRITIFS MAJEURS LIMITANTS ET DES STRATEGIES APPROPRIEES DE FERTILISATION SOUS CULTURE DE MAÏS DANS L'OGOU-EST

Badjissaga MABA

Soutenu publiquement le 21 Décembre 2007 devant la commission d'examen ainsi composée :

Président : Dr. Kofi AGBEKO, Maître-Assistant à l'ESA

Membres : Dr. A. K. AMOUZOUVI, Maître-Assistant Délégué à l'ESA

M. F. Adonko TAMELOKPO, Ingénieur Agronome à l'IFDC

Dr. Mianikpo SOGBEDJI, Maître de Conférences à l'ESA

REMERCIEMENTS

Le présent mémoire est le fruit de la collaboration entre la Division-Afrique du Centre International pour la Fertilité des Sols et le Développement Agricole (IFDC-Division Afrique) et l'Ecole Supérieure d'Agronomie de l'Université de Lomé (ESA/UL). Il marque la fin de mes cinq années d'études agronomiques. Il est non seulement le fruit de mes efforts personnels mais aussi celui du labeur de certaines personnes que nous tenons à remercier.

A l'IFDC-Division Afrique, mes hommages vont :

ü à Mr Robert GROOT, le Directeur de l'IFDC-Afrique pour l'accueil dans votre institution, l'appui logistique, matériel et financier dont j'ai bénéficié durant la réalisation de ce travail,

ü au Dr. Abdoulaye MANDO, chef du Programme de Gestion des Ressources Naturelles (PRGN) pour m'avoir accepté au sein de votre programme et s'être soucié en permanence des résultats de l'étude. Qu'il veuille bien recevoir ma profonde gratitude,

ü à Mr Francis Adonko Tamelokpo, Ingénieur agronome, mon maître de stage et superviseur direct. Il s'est toujours préoccupé de l'étude à toutes les étapes malgré ses multiples occupations. Votre détermination et votre amour pour un travail bien fait m'ont permis de donner le meilleur de moi-même. Que Dieu vous bénisse ainsi que votre famille,

ü à Mr S. Kodjovi EZUI, Ingénieur agronome, mon second superviseur. Sans lui, l'utilisation des modèles nous serait très difficile, ses remarques pointilleuses nous ont aidé à améliorer le contenu de ce document,

ü au Dr. Jean Mianikpo SOGBEDJI, mon directeur de mémoire, qui après avoir orienté mes pas vers l'IFDC, a fait de ce travail le sien. Il n'a ménagé aucun effort pour que je parvienne à ce résultat. C'est plus qu'un remerciement que je lui dois. Si après évaluation, mon travail mérite un honneur qu'il veuille bien le partager avec moi et que Dieu aplanisse ses chemins,

ü à tout le staff Programme GRN et surtout à Mr Kossivi KOUKOUDE, Ingénieur-Adjoint d'Agriculture pour ses soutiens moral et financier,

ü à tout le personnel de l'IFDC- Afrique pour l'hospitalité qu'il m'a accordée.

Au membre de jury, les mots me manquent pour exprimer ma gratitude pour l'honneur que vous me faites en acceptant d'évaluer ce travail.

ü Qu'il me soit permis d'apprécier à sa juste valeur l'insigne honneur que me fait le Docteur Kofi AGBEKO, enseignant à l'ESA en acceptant de présider la commission d'examen de ce travail et de participer à l'amélioration de sa qualité,

ü Ma sincère gratitude au Docteur A.K. AMOUZOUVI pour l'importance accordée à mon travail en acceptant de l'évaluer,

ü Mes vifs remerciements sont addressés aux habitants des villages de Kèlèkpè et d'Abègba pour m'avoir accepté et mener à bien ce travail.

ü Mes reconnaissances vont tout particulièrement aux ingénieurs Soklou WOROU et Ezoun MATHE de l'ITRA pour leur participation à la réalisation de ce travail.

ü A mes collègues de promotion, j'exprime mes sentiments de reconnaissance pour vos conseils constructeurs dans la réalisation de ce mémoire.

ü Je n'oublie pas ma chère bien-aimée Innocente pour ses soutiens de tout ordre, je n'ai pas grandes choses à te dire pour le moment, je te dédie ce mémoire.

ü Enfin j'invite ma mère, mon père, tous mes frères et soeurs à trouver ici leur satisfaction. Je le sais chacun de vous a pu faire d'une manière ou d'une autre un sacrifice pour que je réussisse dans mes études.

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS I

LISTE DES TABLEAUX V

LISTE DES FIGURES VI

LISTE DES ANNEXES VI

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS VII

RESUME VIII

ABSTRACT IX

INTRODUCTION 1

I. REVUE DE LITTERATURE 3

1.1. LE SOL DANS LA PRODUCTION AGRICOLE 4

1.1.1. DÉFINITION D'UN SOL 4

1.1.2. NOTION DE FERTLITÉ D'UN SOL 4

1.1.3. NOTION D'UN SOL DÉGRADÉ 4

1.1.4. LES SOLS DE LA ZONE D'ÉTUDE 6

1.2. LES ÉLÉMENTS MINÉRAUX DU SOL 8

1.2.1. NOTION DE FACTEUR LIMITANT ET LOI DE LIEBIG 8

1.2.2. LES ÉLÉMENTS MINÉRAUX ET LEUR IMPORTANCE POUR LA PLANTE 9

1.2.2.1. Azote (N) 9

1.2.2.2. Phosphore (P) et effets du phosphate naturel sur les cultures 14

1.2.2.3. Potassium (K) 22

1.2.2.4. Eléments secondaires (Ca, Mg, S) 24

1.2.3. NOTION DE LA DYNAMIQUE DES ÉLÉMENTS MINÉRAUX DANS LE SOL ET LE RECOUVREMENT DES ENGRAIS 25

1.3. LES DIAGNOSTICS DE LA FERTILITÉ DES SOLS 26

1.3.1. APPROCHES CLASSIQUES 27

13.1.1. Analyses chimiques des sols et des plantes 27

1.3.1.2. Observations visuelles 27

1.3.1.3. Cartographie 27

1.3.1.4. Essais soustractifs 28

1.3.2. MODÉLISATION 29

1.3.2.1. Définition 29

1.3.2.2. Modèles agricoles 29

1.3.2.3. Calibrage d'un modèle. 32

1.3.2.4. Evaluation et validation d'un modèle 33

II. MATERIEL ET METHODES 34

2.1. MATÉRIEL 35

2.1.1. CADRE DE L'ÉTUDE 35

2.1.2. MATÉRIEL VÉGÉTAL 36

2.1.3. ENGRAIS MINÉRAUX 37

2.1.4. MODÈLES 37

2.2. MÉTHODE 38

2.2.1. DÉTERMINATION DE DOSES D'ENGRAIS À APPLIQUER DANS LES ESSAIS SOUSTRACTIFS 38

2.2.1.1. Simulation de rendements potentiel et maximal 38

2.2.1.2. Détermination des doses d'engrais à appliquer 38

2.2.2. INSTALLATION DES ESSAIS SOUSTRACTIFS 38

2.2.2.1. Protocole expérimental 38

2.2.2.2. Gestion de l'expérimentation 39

2.2.3. ADAPTATION DE QUEFTS 43

2.2.4. FORMULATIONS DES RECOMMANDATIONS PAR LE MODÈLE QUEFTS 45

III. RESULTATS ET DISCUSSION 46

3.1. DIAGNOSTIC DES ÉLÉMENTS NUTRITIFS LIMITANT LE RENDEMENT DU MAÏS 47

3.1.1. EVALUATION AGRONOMIQUE DES RENDEMENTS MESURÉS 47

3.1.1.1. Arrière-effets du niébé (Vigna unguiculata) sur les rendements en grain et en paille de maïs 47

3.1.1.2. Effets de l'amendement au phosphate naturel du Togo sur les rendements en grain et en paille du maïs 49

3.1.1.3. Identification des éléments nutritifs limitants le rendement du maïs suite à l'application des engrais minéraux 51

3.1.2. ETUDE DE LA DYNAMIQUE DE N, P ET K SOUS DEUX MODES DE GESTION DE LA FERTILITÉ DES SOLS 53

3.1.2.1. Exportation de N, P et K suivant deux types de gestion de la fertilité de sol 53

3.1.2.2. Influence des paires de nutriments sur le recouvrement de N, P et K 56

3.1.2.3. Efficacité d'utilisation interne ou efficience interne 59

3.1.2.4. Fertilité initiale du sol 60

3.2. CALIBRAGE DE QUEFTS POUR LA CULTURE DU MAÏS DANS L'OGOU-EST 61

3.2.1. EVALUATION DE QUEFTS 61

3.2.2. CALIBRAGE DE QUEFTS PAR UTILISATION DE QUEFTS_INTERACTIVE 63

3.2.2.1. Calibrage de l'efficience interne 63

3.2.2.2. Ajustement du taux de recouvrement 64

3.3. FORMULATION DES RECOMMANDATIONS DES DOSES D'ENGRAIS À APPLIQUER 67

CONCLUSION 70

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 72

ANNEXES 84

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Classes des taux de perte d'éléments nutritifs en Afrique subsaharienne (kg/ha/an) 5

Tableau 2: Ordre de déficience des éléments nutritifs dans les cinq régions du Togo 6

Tableau 3 : Normes d'interprétation de quelques paramètres chimiques usuels 28

Tableau 4: Principe des petites parcelles de nutriments manquants 28

Tableau 5: Composition chimique du phosphate naturel du Togo (% par rapport au minerai) 37

Tableau 6: Critères de performance de prévision (rendement et exportation) du modèle QUEFTS 43

Tableau 7: Rendements en grain et en paille obtenus sous deux systèmes culturaux à Abègba et à Kèlèkpè 47

Tableau 8: Rendements en grain et paille du maïs après amendement au PNT à Abègba et à Kèlèkpè 49

Tableau 9: Rendements en grain et en paille après amendement du PNT suivant le mode de gestion 50

Tableau 10: Test de Duncan avec discrimination des moyennes des rendements à Abègba (a) et à Kèlèkpè (b) après analyse globale 51

Tableau 11: Test de Duncan avec discrimination des moyennes à Abègba (a) et à Kèlèkpè (b) sur le sNi 52

Tableau 12: Test de Duncan avec discrimination des moyennes à Abègba et à Kèlèkpè sur le aNi 53

Tableau 13: Exportation de N, P et K par le maïs soumis à 2 types de gestion de fertilité de sol à Abègba et à Kèlèkpè 54

Tableau 14: Récapitulatif des recouvrements moyens de l'azote, du phosphore et du potassium sur les différentes modes de gestion de la culture du maïs à Abègba et à Kèlèkpè 58

Tableau 15: Composition granulométrique des sols d'Abègba et de Kèlèkpè 59

Tableau 16: Valeurs moyennes d'efficience interne déterminées à Abègba et à Kèlèkpè 60

Tableau 17: Fertilité initiales des sols d'Abègba (a) et de Kèlèkpè (b) 60

Tableau 18: Comparaison de FI de N, P et K simulées et mesurées à Abègba et à Kèlèkpè 61

Tableau 19: Calcul de RMSE pour l'évaluation des paramètres originaux du modèle QUEFTS 62

Tableau 20: Efficience interne de N, P et K après calibrage 64

Tableau 21 : Efficience interne de N, P et K determinées par Janssen (2003) du maïs au nord Togo 64

Tableau 22: Taux de recouvrement de N, P et K après calibrage 65

Tableau 23: Calcul de RMSE pour l'évaluation de la performance du modèle QUEFTS après calibrage du taux de recouvrement 66

Tableau 24 : Recommandations des doses d'engrais spécifiques à appliquer 67