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La connaissance des différentes unités agronomiques au niveau d'un terroir et leur utilisation par les agriculteurs est indispensable si l'on veut adapter les propositions de systèmes SCV aux contraintes du milieu. Ces unités agronomiques sont définies de manière à constituer des ensembles homogènes, pour lesquels les systèmes de cultures que l'ont peut proposer sont identiques. Ainsi, l'origine d'un sol n'est pas vraiment discriminante (il ne s'agit pas d'unités pédologiques), mais on s'attache avant tout à prendre en compte les caractères discriminant les possibilités de culture. Dans la zone agro-écologique de moyenne altitude, avec longue saison sèche, la différenciation agronomique des sols se fait sur la base de leur niveau de fertilité, de leur compaction, et de leur régime hydrique (en saison et en contre-saison). Ainsi, les pratiques agronomiques peuvent faire évoluer une parcelle d'une unité à une autre. Par exemple, un sol compacté sur lequel on installe des plantes de couvertures au système racinaire très puissant, peut ainsi évoluer en quelques années vers un sol non compacté. De même, la fertilité du sol peut évoluer, dans un sens ou dans un autre. En pratique, on peut distinguer ces unités en se basant sur la couleur du sol, la flore en place et les performances des cultures conduites par les paysans.

Les pratiques agricoles modifient les propriétés physiques et chimiques des sols, qui à leur tour peuvent affecter les micro-organismes qui y vivent avec des conséquences sur le fonctionnement biologique et la qualité de ces sols. Nous connaissons cependant peu de choses sur les interactions entre les pratiques agricoles, les propriétés physico-chimiques et les communautés microbiennes des sols. Peu d'études ont notamment été conduites dans les savanes herbacées des zones tropicales, fortement acides et lessivées, alors que ces espaces représentent des réservoirs importants de terres agricoles, aujourd’hui peu mis en valeur, alors qu’ils pourraient répondre, dans de bonnes conditions d’exploitation, au besoin local et régional d’augmentation et de pérennisation de la production agricole. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à l’impact de pratiques culturales (avec ou sans labour) sur les propriétés physiques, chimiques et microbiennes des sols d’une savane herbacée acide du nord-est laotien. Une rotation triennale riz/ maïs/ soja a été initiée en 2008, conduite selon 4 modalités culturales : 3 systèmes « zéro-labour » de semis direct sur couverture végétale (SCV) se différenciant par les plantes de couvertures associées avant et avec les cultures principales, et un système conventionnel (CONV) basé sur un labour annuel. L’impact de ces pratiques a été évalué deux ans après la conversion de ces terrains en terre agricole, en référence au pâturage naturel environnant (PAS). Malgré un nombre limité d’années de culture, nos résultats montrent un effet rapide des pratiques sur les caractéristiques des sols : contrairement à CONV, les SCV s améliorent les caractéristiques physico-chimiques des sols (stabilité structurale, matières organiques des sols et capacité d’échange cationique) ainsi que l'abondance microbienne (biomasse totale, densités bactérienne et fongique). Nous avons également observé des différences significatives de structure génétique des communautés bactériennes du sol entre SCVs, CONV, et PAS. De façon intéressante, l'abondance et la diversité bactérienne sont apparues différemment influencées par les changements d'environnement du sol: alors que la densité bactérienne a été affectée par la quantité et la diversité des résidus de récolte restitués au sol, à la teneur en carbone organique du sol et à la somme des bases échangeables du sol, la structure génétique bactérienne de sol a, de son coté, été principalement déterminée par la teneur en aluminium, le pH, la capacité d'échange cationique et le rapport C /N du sol. Cette étude, qui représente l’une des évaluations environnementales de pratiques agricoles les plus complètes en milieu tropical acide, nous amène à recommander les systèmes de semis direct sans labour avec restitutions élevées en résidus de récolte afin d'améliorer les propriétés physiques, chimiques et microbiennes des sols acides tropicaux et de contribuer ainsi à la durabilité de l'agriculture dans ces écosystèmes.

Les systèmes à base de maïs (altitude (600 - 1100 mètres d'altitude) avec longue saison sèche (6 à 7 mois). Ils sont particulièrement recommandés au Lac Alaotra et dans le Moyen-Ouest. Ils sont assez bien adaptés au climat semi-aride du Sud-Ouest et même dans le Grand-Sud, en particulier ceux à base de sorgho (Ils sont possibles avec le niébé (Vigna unguiculata) dans toutes ces zones, la variété de niébé à utiliser peut être une variété de cycle long ou de cycle court. La dolique (au dessus de 1200m. Sur les Hautes terres (climat sub-tempéré d'altitude), seul le systèmeMaïs + niébé (de cycle court) est possible et recommandé, mais uniquement en dessous de 1500 m d'altitude. Les systèmes à base de sorgho sont recommandés dans le Sud-Ouest (climat semi-aride) et dans le Grand-Sud principalement. Ils sont possibles et performants au Lac Alaotra et dans le Moyen-Ouest, mais cette culture y est peu appréciée. Zea mays) sont très bien adaptés au climat de moyenneSorghum bicolor).Vigna unguiculata) dans le Sud-Est (climat tropical humide).Dolichos lablab ou Lablab purpureus) et le Vigna umbellata se développent très mal.

Les auteurs analysent les diverses étapes qui ont présidé à la genèse de la construction des SCV qui sont issus de l'ingénierie écologique au service du développement et évaluent l'évolution de leurs performances croissantes. Ces systèmes, qui fonctionnent à l'image de l'écosystème forestier dont ils sont inspirés, ont été perfectionnés au cours du temps aux plans écologique, agronomique et technico-économique. Ils offrent, aujourd'hui, toutes les garanties de l'agriculture durable: de plus en plus productifs (de 23 à plus de 30 t/ha de phytomasse sèche annuelle), avec de moins en moins d'intrants chimiques, donc des coûts de production en baisse, ils sont tous construits sur une reconquête de la biodiversité fonctionnelle = rotations de cultures (soja, riz, coton et cultures de succession), intégration Agriculture - Elevage, sols toujours protégés sous couvertures mortes et/ou vivantes, biologiquement très actifs, qui séquestrent efficacement le carbone, favorisent la rétention des nutriments (CEC plus élevée), réduisent l'incidence des maladies et des nématodes phytophages, fonctionnent en circuit fermé comme la forêt (recyclage profond des bases et nitrates, injection de carbone en profondeur, hors des atteintes anthropiques) et garantissent la qualité biologique des sols et des productions. Les grandes voies d'une gestion progressivement plus organique des principales cultures dans les SCV sont abordées avec des résultats très prometteurs. *La construction conceptuelle, scientifique et technique de ces scénarios diversifiés d'agriculture durable de plus en plus performante aux plans agronomique, technique et économique en conditions adverses, a pu se faire, grâce, simultanément, à des outils méthodologiques systémiques performants: - Les matrices pérennisées des systèmes de culture conduites en conditions d'exploitation réelles et implantées au coeur des réalités agricoles (pour, avec et chez les agriculteurs, dans leurs unités de production), - Le profil cultural qui précise, en continu, la dynamique des relations Sols-Cultures, hiérarchise et oriente les décisions agronomiques, - L'ingénierie écologique qui traite de la gestion de milieux et de la conception d'aménagements durables, adaptatifs, multifonctionnels inspirés des mécanismes qui gouvernent les systèmes écologiques (auto-organisation, diversité élevée, structures hétérogènes, efficacité de l'utilisation de l'énergie). Les priorités devraient maintenant être données, d'une part, à la promotion et à la diffusion opérationnelle des SCV diversifiés dans le Brésil Central, et d'autre part, à la poursuite de leur perfectionnement à partir de l'écologie fonctionnelle qui constitue sans aucun doute la source d'inspiration la plus prolifique. Ces systèmes SCV peuvent être, à la fois, la clé de la récupération du vaste réservoir de 16,5 millions d'hectares de terres dégradées et abandonnées en Amazonie, ce qui permettrait de freiner efficacement le processus de déforestation et d'ouvrir les voies de réconciliation entre l'écologie et l'agronégoce, décisive pour le développement rapide du Brésil et pour son image à l'extérieur. La ZTH du Mato Grosso est devenue championne de productivité du Brésil pour le soja, le riz pluvial et le coton de haute technologie; l'incorporation des SCV diversifiés devrait faire franchir maintenant un nouveau palier supérieur de développement plus en conformité avec les exigences de l'agriculture durable et de la protection des ressources naturelles. Dans l'adversité (isolement économique, conditions pédoclimatiques très difficiles) est né, puis s'est fortifié un profil d'agriculteurs très compétents, aptes à affronter les marchés mondialisés sans subventions.

En Afrique, le prix élevé des engrais, ou leur indisponibilité, empêche les agriculteurs aux faibles ressources d'intensifier les cultures sur les sols dégradés, peu fertiles. Sur les Hautes-Terres malgaches, la saturation des bas fonds rizicoles et la forte pression démographique accélèrent la mise en culture des collines aux sols essentiellement ferrallitiques, pauvres et fragiles. De plus, sous l'effet des basses températures, la matière organique évolue lentement et piège des éléments utiles pour les plantes (Chabanne et al., 1996). Le sol soumis aux feux de brousse et aux labours successifs, subit une érosion qui ensable les rizières et détruit les aménagements. Face à ces contraintes, l'écobuage associé au Semis Direct sur Couverture Végétale Permanente (S.C. V) a été expérimenté afin d'améliorer durablement la productivité avec un minimum d'intrants.

A Madagascar, les insectes terricoles Heteronychus spp. causent d'importants dégâts au riz pluvial. Le traitement des semences à l'imidaclopride assure une protection efficace. Mais son coût et son impact environnemental supposé nous ont conduit à étudier la possibilité de s'en affranchir au bout d'un certain temps, dans certains systèmes de culture avec semis direct sur couverture végétale (SCV). Pour ce faire, on a introduit, dans des dispositifs expérimentaux particuliers (= " matrices "), des bandes où les semences n'étaient plus jamais traitées, et qui croisaient les différents systèmes évalués. On a observé chaque année les dégâts de ravageurs et mesuré le rendement du riz pluvial sur des placettes disposées dans toutes les parcelles, à la fois sur la bande non traitée, et par symétrie, sur la partie traitée. Un exemple d'application de cette approche à la matrice d'Andranomanelatra (Hautes Terres du Vakinankaratra) est présenté, où les attaques d'Heteronychus spp. sont allées globalement en décroissant de 2002-2003 à 2006-2007, et les rendements en riz pluvial en croissant, avec des différences entre systèmes de culture, bien que ceux-ci aient tous été caractérisés par une faible production de biomasse.

Sur les Hautes-Terres de Madagascar, la pression démographique accélère la mise en culture des collines aux sols fragiles et peu fertiles. Les fumures étant limitées, les rendements restent faibles. Une technique traditionnelle : l'écobuage, permet de restaurer la fertilité des sols et d'augmenter les productions grâce à la combustion lente de matériaux organiques dans des tranchées recouvertes de terre. Associé au semis direct sur couverture végétale permanente, l'écobuage améliore les propriétés du sol, avec une élévation du pH et une libération d'éléments minéraux (P, K, Ca, ¿) sous des formes plus disponibles pour les plantes. L'effet est spectaculaire et conduit à une production de riz pluvial équivalente à celle que procure une forte fumure minérale, inaccessible financièrement aux agriculteurs. Tous les combustibles utilisés augmentent la production de manière significative par rapport au témoin non écobué. Un arrière effet subsiste en deuxième année, en particulier sur sol volcanique riche en matière organique. Les agriculteurs ont adapté cette technique sur pomme de terre et obtenu des rendements élévés. L'écobuage associé au semis direct permet donc de construire des systèmes de culture durables répondant à leurs besoins.

Des expérimentations comparant des systèmes de culture intensifs ont été menées au Brésil et à Madagascar, dans les zones tropicale et subtropicale. Des systèmes sans labour à couverture permanente (NT) ont été comparés au labour classique (CT), ou à un témoin en jachère. Sur la ferme ABC au Brésil, des traitements intermédiaires permettent en plus de constituer une échelle de quatre niveaux de travail du sol. La teneur en carbone organique du sol (SOC) a été mesurée tous les mois jusqu'à 10 cm de profondeur, 15 ans après le début de l'expérimentation ABC. Les variations saisonnières considérables de SOC indiquent un flux et une transformation continus de carbone. Sous le système sans labour (NT), le stock de carbone organique, suivant les saisons, était de 4 à 15 tonnes supérieur à celui mesuré avec labour (CT). Une fraction stable du carbone organique, associée à des agrégats de 53 à 210 µm, était toujours supérieure en masse sous le système sans labour. Le bilan de carbone était aussi le plus favorable sous le système sans labour (NT), non seulement à cause de son apport plus grand en carbone organique, mais aussi à cause d'une minéralisation plus lente. Cette tendance est clairement illustrée à l'aide d'un modèle simple de bilan carboné. Dans l'expérimentation ABC, les taux de minéralisation étaient significativement différents entre systèmes de culture, et leur progression suivant le niveau de travail du sol montre qu'une minéralisation plus lente est associée à la fois à un sol moins perturbé et à un apport supérieur de biomasse protectrice.

Stocker du carbone dans le sol permet d'améliorer ses propriétés physico-chimiques et de réduire les émissions de dioxyde de carbone vers l'atmosphère. L'effet des systèmes en semis direct avec couverture végétale (SCV) sur le stockage de C dans le sol est étudié sur un dispositif agronomique de longue durée (11 ans) à Antsirabe, Madagascar (16°C, 1 300 mm). Quatre systèmes sont étudiés: un système en labour conventionnel avec exportation des résidus de récolte [CT m/s, rotation maïs (Zea mays L.)-soja (Glycine max. L.)], et trois systèmes en SCV sans travail du sol, et avec restitution des résidus de récolte [NT m/s, rotation maïs-soja; NT m/m-d, rotation maïs-maïs avec une couverture végétale de Desmodium uncinatum; et NT h/s-k, rotation haricot (Phaseolus vulgaris)-soja avec une couverture végétale de Pennissetum clandestinum]. Le sol est très argileux, à faible capacité d'échange cationique mais possédant des propriétés andiques pouvant influencer les potentialités de stockage du C du sol. A 0-5 cm, les teneurs en C sont plus élevées sous SCV (NT m/s, NT m/m-d et NT his) que sous labour (CT m/s), et à 5-10 cm, elles sont plus élevées sous NT m/m-d et NT m/s que sous NT h/s-k et CT m/s. Le stockage annuel de C, à masse de sol équivalente, est de 0,69 et 1,01 mg C.ha-1.an-1, sous NT m/s et NT m/m-d pour l'horizon équivalent à 0-20 cm, alors qu'il n'y a pas d'effet SCV observé pour l'horizon équivalent à 0-40 cm. Ceci peut être dû à la fois à l'absence réelle de stockage comme à une variabilité initiale des teneurs en C dans les horizons de profondeurs, car le labour n'est effectué que jusqu'à 20 cm de profondeur. Les différences de stockage de C entre NT et CT dans la couche 0-20 cm sont essentiellement attribuées aux quantités beaucoup plus importantes de résidus organiques restituées par les systèmes NT par rapport au système labouré CT, mais on peut aussi envisager qu'une partie de cette différence soit le fait d'une perte de C par érosion sous labour. Les teneurs en macroagrégats stables (MA, 200-2 000 [mu]m) sont plus élevées sous NT m/s, NT h/s-k et NT m/m-d que sous CT m/s à 0-5 cm et à 5-10 cm. Cette teneur en MA est corrélée positivement (R = 0,408, p < 0,05, n = 24) avec la teneur en C du sol, ce qui pourrait induire (i) une amélioration de l'agrégation en fonction de l'augmentation de la teneur en C du sol et (ii) une protection du C se trouvant à l'intérieur de ces agrégats contre la minéralisation microbienne. Toutefois, la respirométrie ne montre pas une protection physique de C dans les sites de protection supérieurs à 200 [mu]m pour NT m/s et CT m/s. Dans cette étude, le C stocké dans le sol pourrait alors être protégé contre la minéralisation par d'autres processus comme l'adsorption sur les colloïdes du sol ou la recalcitrance biochimique de la matière organique du sol.

Sur les Hautes-Terres de Madagascar, l'augmentation de la pression démographique et la saturation des bas-fonds rizicoles entraînent une surexploitation des collines aux sols fragiles. Les techniques de culture traditionnelle, telles que le labour manuel, conduisent à une érosion intense, à une baisse de la fertilité et des rendements, qui condamnent à terme cette agriculture de subsistance. Pour surmonter ces problèmes des expérimentations en semis direct sur couverture permanente (S.C.V) ont été conduits depuis plus de 10 ans par TAFA et le CIRAD, couvrant les diverses situations de la région. Après maîtrise de la reproductibilité des systèmes face à une variabilité climatique suffisante, ils sont diffusés au niveau des terroirs villageois afin de les intégrer aux règles de gestion communautaire, d'élaborer un référentiel technico-économique et de former les partenaires pour leur diffusion.

Au nord du Cameroun, dans la région cotonnière, le Cirad, l'Irad et la Sodecoton étudient les systèmes de culture sur couverture végétale. Le dispositif associe des essais en station et en milieu réel. Ces travaux portent aussi bien sur les techniques de culture que sur l'insertion de ces systèmes de culture dans les modes de gestion traditionnels du foncier, des exploitations et de l'élevage.