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Tropical soils have low fertility and chemical fertilizers are not affordable for most of the farmers, especially in West Africa. The development of low cost technologies for amending agricultural soils in this environment is needed. Biological and organic fertilizers were tested in 20 farmers' fields in central Benin for rainfed rice production on acidic plinthosol under monomodal rainfall pattern conditions. Short time matured cowpea and native grass fallow were preceding NERICA1 and Ina Okpe rice cultivars that are interspecific (Oryza glaberrima × Oryza sativa) and local varieties respectively. Cowpea and bush residues were incorporated into soil before rice seeding. Soil nutrients (C,N,K, Ca and Zn) contents were significantly depleted whereas null balance was observed for soil available-P content. An in-creased of soil content in Fe (>130 mg kg-1) was significantly observed in all the treatments. Highest yield of 1.6 t ha-1 was recorded in the treatment composed of cowpea and NERICA1. The study technology was deemed suitable in deficient-P acid soil whereas the land foot slope position was excluded to avoid potential increasing of Fe content (iron toxicity of rice) in soil of the subsequent lowland. Minimum chemical fertilizer was required for improving rainfed rice cultivation on plinthosol in monomodal rainfall pattern ecology. (Resume d'auteur)

Thèse présentée et soutenue publiquement le 13 mai 2011; In the current context of the reduction of pesticide use, soil-borne pests and diseases, and especially the fungi Sclerotinia and the root-knot nematodes Meloidogyne, become more and more worrying in vegetable production under shelter in southern France. Alternative techniques exist, but their limited and irregular efficiencies require to search for new strategies of management of these pests and diseases fit for producers. Therefore, the aim of this study is to determine the benefit of combinations of two techniques, soil solarisation and green manure (Sorghum sudanense). It is also to determine the influences of the frequency of these techniques and of crop successions on their individual efficiencies. To this effect, a setup of producers’ plots has been designed. The spatiotemporal evolution of incidences and severities of Sclerotinia and Meloidogyne in several cropping systems has been observed on this setup. The selected cropping systems were based on succession of lettuce and melon crops and on the use of solarisation and green manure during the summer intercropping period. These observations showed that the presence of a melon crop has a major influence on the efficiency of the alternative techniques. Opposite effects for the two considered pests and diseases appeared. Crops successions with melon are most favourable to highest infestations of Meloidogyne whereas, conversely, Sclerotinia infections are reduced in this case. These results can be explained by the intrinsic characteristics of the melon crop (e.g. host species, period and length of crop favourable to Meloidogyne), but also by interactions with others cropping practices (e.g. a melon crop in the succession reduces the length of the following green manure and so can limit the increase of Sclerotinia infection). For this last pathogen, a solarisation every year or every two years ensures the most effective control. On the contrary, in the case of Meloidogyne, the melon crop is very sensitive to this pest, a characteristic that masks the positive effects of alternative techniques. These results also show the interactions between the different crop practices used on a given plot and, thus, the interest of systemic agronomic studies. Besides, the existence of opposite effects of one same cropping system underlines the necessity to study simultaneously several pests and diseases, in order to avoid the risk of proposing cropping systems that solve a problem but aggravate one another. Although these opposite effects make the search for common management strategies of these two pathogens more difficult, some propositions of cropping systems improvements have been made. They are based on the modification of melon crop frequencies and on an optimisation of the alternative techniques use (improvement of current sorghum green manure, proposal of more innovative practices, as biocide green manures for example). Finally, from a methodological point of view, this work allowed to develop non-destructive methods to measure pests and diseases infections, adapted for large setups (large and numerous greenhouses) in commercial situations.; Dans le contexte actuel de réduction de l’usage des produits phytosanitaires, les bioagresseurs du sol, et notamment les champignons Sclerotinia et les nématodes à galles Meloidogyne, deviennent de plus en plus préoccupants en maraîchage sous abri. Des techniques alternatives existent, mais leurs efficacités partielles et variables rendent nécessaires la recherche de nouvelles stratégies de gestion de ces bioagresseurs pour les producteurs. Dans ce cadre, cette étude vise à déterminer l’intérêt de combiner deux techniques, la solarisation et l’engrais vert (Sorgho sudanense) mais aussi les influences des successions culturales et des fréquences d’utilisation de ces techniques sur leurs efficacités individuelles. Pour cela, un dispositif en parcelles de producteurs a permis de suivre l’évolution spatio-temporelle des incidences et sévérités d’attaques de Sclerotinia et Meloidogyne dans différents systèmes de culture. Ces derniers sont basés sur des successions de cultures de salade et de melon et sur l’utilisation d’engrais vert et de solarisation pendant l’interculture estivale. Ces suivis montrent que les effets de la présence d’une culture de melon sont prédominants sur ceux des techniques alternatives, de façon opposée pour ces deux bioagresseurs. Les successions de cultures incluant du melon sont les plus favorables aux fortes attaques de Meloidogyne alors qu’inversement les attaques de Sclerotinia sont réduites dans ce cas. Ces résultats s’expliquent par les caractéristiques intrinsèques à cette culture (ex : espèce hôte, période et durée de culture favorables au développement de Meloidogyne) mais aussi par ses interactions avec les autres pratiques culturales (ex : une culture de melon dans la succession réduit la durée de l’engrais vert suivant et semble limiter la multiplication de Sclerotinia). Pour ce dernier pathogène, l’utilisation de solarisation tous les ans ou un an sur deux en combinaison avec l’engrais vert en assure le contrôle le plus efficace. Par contre, dans le cas de Meloidogyne, la culture de melon étant très sensible à ce ravageur, elle masque les effets des techniques alternatives. Ces résultats mettent ainsi en évidence les interactions entre les différentes pratiques culturales mises en œuvre sur une parcelle donnée et montrent donc l’intérêt des études agronomiques systémiques. De plus, l’existence d’effets opposés d’un même système de culture souligne l’intérêt de suivre simultanément plusieurs pathogènes et ravageurs, pour ne pas proposer de systèmes de culture qui, en résolvant un problème, en aggraverait un autre. Bien que ces effets opposés complexifient la recherche de stratégies de gestion communes à ces deux bioagresseurs, des propositions d’amélioration de systèmes de culture ont pu être faites. Elles sont basées sur la modification des fréquences de culture du melon sur les parcelles et sur une optimisation des techniques alternatives mises en place (amélioration des cultures actuelles d’engrais vert sorgho, propositions de pratiques plus innovantes, comme des engrais verts biocides par exemple). Enfin, d’un point de vue méthodologique, ce travail a permis la mise au point de méthodes d’évaluation des attaques de bioagresseurs non destructives, adaptées à d’importants dispositifs (grands et nombreux abris) mis en place chez des producteurs.

Document d’analyse PSDR3 Midi-Pyrénées-Projet CITODAB; Les systèmes de grandes cultures biologiques se sont développés en France a partir de la fin des années 90, dans une grande diversité de contextes pédoclimatiques et socioéconomiques.De ce fait, il apparaît utile de s’interroger sur les performances économique, agronomique, sociale et environnementale de ces systèmes alors même que leur dynamique de développement reste forte. En ce sens, un travail d’évaluation a été entrepris dans le cadre des programmes de Recherche & Développement CASDAR « RotAB » n° 7055 et PSDR 3 Midi-Pyrénées « CITODAB », particulièrement pour les systèmes de culture conduits dans des exploitations sans élevage. Pour réaliser ce travail, le modèle générique d’évaluation de système de culture MASC (Sadok et al., 2009, version 1.0), mis au point récemment par l’INRA, a été choisi a l’issue d’une étude comparative des différents modèles disponibles. Ce modèle se présente sous la forme d’une arborescence d’indicateurs qualitatifs, chacun d’eux étant porteur d’un jugement de satisfaction vis-à-vis d’une performance, ou groupe de performances, relevant des trois dimensions de la durabilité. Le modèle est implémenté dans un outil informatique (DEXi) qui s’appuie sur la méthode DEX d’aide multicritère à la décision (Bohanec, 2008). Une adaptation du modèle MASC a été nécessaire. MASC-AB dérive ainsi de MASC enrichi d‘indicateurs relatifs a la productivité et aux performances agronomiques (e.g. le maintien de la fertilité du milieu), de façon a mieux prendre en compte les préoccupations associées aux systèmes de grandes cultures biologiques. Les modes d’évaluation des indicateurs et les valeurs seuils relatives aux critères quantitatifs sous-jacents ont été identifiés au sein de groupes de travail de conseillers agricoles ; par exemple, le collectif de conseillers a choisi d’évaluer l’indicateur « Rentabilité » par le calcul de la marge directe et a considéré qu’une marge directe inférieure à une valeur x pouvait être qualifiée de très faible, etc. Le collectif de conseillers a ensuite procédé à la pondération des indicateurs, en tenant compte des recommandations associées au modèle MASC et de leur propre perception de l’importance des indicateurs les uns par rapport aux autres, dans l’évaluation globale de la durabilité. Le modèle d’évaluation ainsi paramétré, MASC-AB, a été appliqué à deux jeux de cas. Le premier est constitué de onze systèmes de culture « types », construits à partir d’informations recueillies dans les cinq régions du projet RotAB (Centre, Ile-de-France, Pays de Loire, Poitou- Charente et Rhône-Alpes). Le second jeu de cas regroupe quarante-quatre systèmes de culture de Midi-Pyrénées, représentatifs des rotations biologiques spécialisées, courtes à très courtes, dominantes dans la région entre 2003 et 2006 (Colomb et al., 2009). La durabilité économique est la dimension de la durabilité qui est la moins bien assurée dans les deux cas. Les raisons sont multiples. La rentabilité est très dépendante de la nature et de la fréquence des cultures rémunératrices au sein des rotations, de leur niveau de production et du niveau des prix. La variation du niveau de production sous l’effet du climat est particulièrement dommageable a la rentabilité lorsque la production se situe a un niveau général plutôt faible, comme c’est le cas dans les situations non irriguées de plusieurs régions.L’acceptabilité sociale est une dimension plus satisfaisante de la durabilité des systèmes de grandes cultures biologiques étudiés. Sur les aspects qui intéressent directement les agriculteurs (complexité de mise en œuvre, pénibilité du travail, risques pour la santé) les systèmes sont particulièrement bien notés. Du point de vue de la société, l’acceptabilité souffre cependant d’une faible contribution à l’emploi saisonnier et parfois d’un niveau de productivité surfacique insuffisant. Ce dernier critère a été introduit au niveau de l’acceptabilité sociale pour pouvoir répondre a la question récurrente portant sur la capacité des systèmes biologiques a pourvoir aux besoins de la société en biens alimentaires et en matières premières. Le maintien du potentiel productif des parcelles soumises à la grande culture biologique sur le long terme est une dimension de la durabilité plus problématique. Le niveau d’insatisfaction vis-à-vis des objectifs de durabilité agronomique et de la hiérarchie des problèmes n’est pas le même selon les systèmes de culture et les contextes. La maîtrise des adventices apparaît meilleure dans les rotations longues comportant de la luzerne. Malgré des opérations mécaniques plus nombreuses, les rotations biologiques plus courtes, sans luzerne, sont exposées a des développements d’adventices importants. La maîtrise des bio- agresseurs (maladies et ravageurs) n’est pas le problème majeur des systèmes de grandes cultures biologiques, comme cela peut l’être pour d’autres systèmes (e.g. le maraîchage, l’arboriculture, la viticulture). Pour la plupart des cas étudiés, la maîtrise des bio-agresseurs atteint des niveaux acceptables, pour des raisons diverses selon les contextes. Concernant la maîtrise de la fertilité du sol, une difficulté associée a de nombreux systèmes de culture réside dans le maintien d’un état organique satisfaisant sur le long terme, du fait de la faiblesse des restitutions organiques. La qualité de gestion de l’azote, dans laquelle le degré de satisfaction des besoins des cultures non légumineuses tient une place importante, présente une variabilité certaine. La présence ou non de luzerne, la fréquence des engrais verts, le niveau des apports d’azote organique et les conditions pédoclimatiques déterminant les coefficients d’utilisation de l’azote par les céréales peuvent contribuer à expliquer cette variabilité. La qualité de gestion du phosphore est correcte dans les systèmes étudiées des régions Centre, Ile-de-France, Pays de Loire, Poitou-Charentes et Rhône-Alpes. En Midi-Pyrénées, cette gestion apparaît problématique du fait de la forte proportion de rotations présentant des bilans de P négatifs. Par contre les seuls risques vis-à-vis de la fertilité potassique apparaissent dans les systèmes de culture « types » (hors Midi-Pyrénées dans cette étude) comportant de la luzerne et dont les exportations potassiques ne sont pas compensées par des apports de même niveau.La préservation de l’environnement est la dimension de la durabilité la mieux assurée. Des réserves peuvent cependant être émises en fonction du degré d’intensification des rotations, qui influe sur les niveaux des ressources mobilisées (eau et énergie). L’appréciation de l’impact des systèmes de cultures biologiques sur la biodiversité conduit a un diagnostic très favorable. Cependant, celui-ci manque de précision compte tenu du mode d’évaluation utilisé très simplifié et devra, ainsi, être amélioré à l’avenir pour mieux discriminer les systèmes. Les traits de forces et de faiblesses des systèmes de grandes cultures biologiques étudiés ici confirment et précisent les portraits établis antérieurement par David (1999, 2009). Compte tenu de la grande variabilité des systèmes de grandes cultures biologiques en France, d’autres études demeurent nécessaires pour établir un diagnostic de durabilité suffisamment représentatif de la sole française. L’expérience acquise dans la mise au point et l’application du modèle d’évaluation MASC-AB pourra être remobilisée dans cette perspective

Dans 2 dispositifs expérimentaux situés sur sol limono-sableux des Landes de Gascogne, on a mesuré, durant 21 et 24 années respectivement, les rendements d’une monoculture non irriguée de maïs grain comportant les modalités suivantes : monoculture avec (TR) ou sans (TE) restitution des résidus de récolte. Introduction d’une interculture d’engrais vert à base de ray-grass d’Italie, semé en août et enfoui au printemps en même temps que les résidus de récolte (RG). Interruption tous les 4 ans de la monoculture par une prairie temporaire de 3 ans (PT). Malgré de grandes variations interannuelles dues aux fluctuations du déficit hydrique estival, on montre que la culture continue du maïs ne provoque pas de baisse du rendement en grain de la culture. On enregistre, au contraire, une tendance à leur accroissement au cours du temps (0,76 et 1,19 q/ha/an dans chacun des 2 dispositifs), en raison vraisemblablement de l’amélioration génétique du matériel végétal. L’exportation des parties aériennes du maïs est sans effet sur les rendements mais l’introduction de l’engrais vert entraîne un gain de production significatif de 5,4 et 7,8%. De même, l’interruption de la culture de maïs par la prairie temporaire exerce un effet bénéfique sur le maïs suivant qui a été évalué à 8,1 et 9,2% dans chacun des deux dispositifs., Yields of non-irrigated maize crops were measured over a 21-yr period (1968-1988) in 1 experiment and over a 24-yr period (1968-1991) in another field located on the loamy sandy soils of southwest France. The experimental treatments studied were: i) continuous maize with aerial parts residues returned (TR); ii) continuous maize with aerial parts residues removed (TE); iii) continuous maize and a winter Italian rye-grass cover crop, sown in August and ploughed back in spring at the same time as the maize residue (RG); iv) rotation involving a continuous maize for 4 yr, followed by 3 yr temporary grassland (PT). In spite of the wide interannual variations due to fluctuations in seasonal water deficit, maize grain yields were not affected either by continuous maize aerial parts residues returned or removed. On the contrary, a trend toward a progressive increase in grain yield (0.76 and 1.19 q/ha/yr respectively) was noted during the course of the experiment, probably due to genetic progress in plant breeding. The use of Italian rye-grass as a winter crop significantly enhanced grain production in the maize crops by 5.4 and 7.8% respectively. Likewise, a grain yield increase averaging 8.1 and 9.2% respectively was observed after the 3-yr fallow (grassland) period.

5 Annexes, 16 p. Diplôme : Diplôme d'Ingénieur

Biofumigation, as originally defined, is the use, in agriculture, of the toxicity of Brassica crop residues to control soilborne plant pathogens. This toxicity is specifically attributed to the release of toxic isothiocyanates, through the hydrolysis of glucosinolates present in the crop residues. This technique is considered a possible alternative to the use of pesticides, but field studies have generated conflicting data concerning the efficacy of biofumigation at field scale, limiting the use of this technique. Analytical studies based on a systematic approach involving evaluation of the potential effects of isothiocyanates can be used to address this problem in a rigorous manner. However, many recent studies have indicated that the mechanisms underlying biofumigation are much more complex than a simple toxic effect of residues. In this review, we dissect and discuss the problems encountered when trying to understand the variability in biofumigation efficacy and propose an integrative epidemiological approach to overcome these problems. This approach involves separating the effects of the different parameters of the system, such as the effects of different management phases of the biofumigant crop (i.e. the period of biofumigant crop growth and the phase during which crop residues are pulverised and incorporated into the soil) on the epidemiological mechanisms driving the development of an epidemic (density of primary inoculum and dynamics of disease progression). Finally, we propose new avenues of research into biofumigation in which the use of epidemiological tools and methods may improve our understanding of the factors underlying variation in the efficacy of biofumigant crops.

International audience; Jackbean is an annual legume frequently used as green manure in tropical intercropping systems with bananas. Although the beneficial effect of nitrogen (N) release from above-ground residues on banana nutrition is well known, little information is available on the N transfer from jackbean roots before and after the above-ground harvest. The aim of this study was to assess the relative contribution of exudates and root turnover in the N transfer from jackbean to banana in a greenhouse experiment. Nitrogen transfer was studied in a 6-month trial using the 15N leaf feeding method, and estimated with a box model of 15N dilution based on the observed data of 15N content in exudates and decomposing roots. For the sowing–harvest period, the amount of N transferred from jackbean exudates represented 16% of banana N uptake and 0.7% of jackbean N uptake. Therefore, the N transfer flux via exudates was 23 times higher in terms of N input for the recipient plant than in terms of N output for the donor plant. This value, which is an index of the effectiveness of N transfer, was lower than those reported previously for other soil–plant systems in greenhouse conditions. This would be due to differences in root traits of the recipient plants. The amount of transferred N from root turnover after jackbean harvest represented 52% of banana N uptake in that period. The box model described N transfer from both legume N sources adequately (r2 = 0.92). For the whole experiment, 38% of banana N uptake was derived from jackbean (6% from exudates and 32% from root turnover), and 62% from soil N. The results indicated that N transfer from root exudates of jackbean would be a useful but minor process compared with N release from root turnover in soil. The experimental and theoretical approach proposed in this study may be useful in screening studies to assess the capability of herbaceous legumes to transfer N.

Editions Quae Editions educagri; National audience

L’objectif du travail est de trouver des systèmes de culture durables pour produire en AB des rendements de blé réguliers et de bon niveau avec une teneur en protéines satisfaisante. Notre démarche repose sur une valorisation optimale des ressources naturelles en azote provenant de la minéralisation du sol et de la fixation symbiotique. D’une part, des cultures intermédiaires ont été semées en été et enfouies avant le semis du blé réalisé en novembre afin de limiter les pertes hivernales d’azote nitrique. D’autre part, le blé a été cultivé en association avec une légumineuse à graines (pois ou fèverole d’hiver). Les cultures intermédiaires sont efficaces dans leur rôle de piège à nitrate et permettent d‘augmenter le rendement et la teneur en protéines du blé lors des années pluvieuses. En culture associée, le rendement du blé est réduit mais la teneur en protéines est significativement augmentée et le rendement total (blé+légumineuse) est plus élevé. Ainsi, en AB, les cultures associées sont plus efficaces pour utiliser les ressources naturelles en azote. Il reste cependant i) à optimiser les itinéraires techniques de ces systèmes de culture, et, ii) déterminer la place des associations au sein des rotations et analyser leur effet pour la gestion des bioagresseurs., The objective of our work was to investigate innovative sustainable cropping systems to produce regular yields of wheat with a satisfactory grain protein concentration in organic farming systems. Achieving good production levels in stockless French organic farming systems is a major challenge due to strong N limitation. Our approach is mainly based on a better valorisation of the natural nitrogen resources from soil mineralisation and symbiotic fixation of legumes, and not by an increase in the use of organic fertiliser. Two experiments were carried out in southwestern France where winter wheat and durum wheat were grown for their use in human consumption (bread and pasta, respectively). On one hand, cover crops were sown in summer and were incorporated in early November just before the wheat was sown. On the other hand, wheat was cultivated in mixture (intercropping) with a grain legume such as winter pea or fababean. The cover crops were found to be effective in the case of rainy winter years i) because of their role as a nitrate catch crop to mitigate nitrate leaching and ii) because they made it possible to increase the yield and the protein concentration of wheat grains by increasing available N (role of green manure). In the case of intercropping, wheat yield was reduced in comparison to a wheat crop alone, as expected, but the protein concentration was significantly increased and the whole grain yield (wheat + legume) was increased. Thus, in organic farming, intercrops seem to be more effective for enhancing natural nitrogen resources. However, it is still necessary: (i) to optimise the technical sequences of these two farming systems, and; ii) to determine the role of intercrops within rotations and to analyse their effect for both pests and diseases management, which is crucial in organic farming systems.

La asociación de una leguminosa con un cultivo de cosecha ha demostrado ser una práctica eficaz para aportar nitrógeno (N) al sistema suelo-planta y así reducir el uso de fertilizantes. El objetivo de este estudio fue analizar la utilidad del método de la abundancia natural 15N para evaluar ese aporte. Se realizó un ensayo en macetas bajo condiciones de invernadero con la asociación canavalia-plátano, con el objeto de estimar la contribución de los exudados de la leguminosa y del N producto de la descomposición de sus raíces después del corte de la parte aérea. Las estimaciones fueron realizadas con un modelo de compartimientos que tiene en cuenta la discriminación isotópica en el suelo y en el plátano. Del N total absorbido por el plátano, 5 % provino de los exudados de canavalia, 53 % del N liberado por la descomposición de las raíces y 42 % del N del suelo. La contribución de los exudados fue relativamente baja a causa de una fuerte competición entre canavalia y plátano, principalmente por el fósforo disponible en el suelo. El contenido de 15N de la última media hoja adulta del plátano mostró una alta correlación con el de la planta entera. Esto sugiere que la última hoja podría ser utilizada como indicador de la transferencia de N desde la leguminosa. La determinación de la transferencia de N durante el ciclo de crecimiento de canavalia, así como la evaluación del indicador, necesitan una calibración en condiciones de campo, la cual debería ser desarrollada para cada tipo de suelo., Legume-based intercropping is an interesting practice to increase nitrogen (N) content in the soil and associated crop, and so to reduce the use of fertilizers. The aim of this study was to test how useful the Natural 15N abundance method is for estimating this increment. A greenhouse trial was carried out in pots with canavalia-banana association, in order to evaluate N transfer via exudates and root decomposition after cutting the aboveground parts. Estimations were recorded by a box model including isotopic fractionation in the soil and banana plants. The contribution of the total N taken up by banana was: 5% from canavalia exudates, 53% released from root decomposition and 42% from the soil. Root exudate contribution was relatively low due to a strong competition between canavalia and banana, mainly for the available soil phosphorus. 15N content of the youngest banana half-leaf showed a high correlation with 15N content of the entire plant. This indicated that the youngest leaf may be a useful index to estimate leguminous N transfer. Both, N transfer determination along canavalia growing cycle and the evaluation of the actual N transfer rate need to be calibrated under field conditions for each type of soils.

Despite the dramatic changes in land-use arising from expansion of the palm oil industry, soil biodiversity in oil palm plantations has been little investigated. The present study aims to assess the effect of organic waste recycling (empty fruit bunches, EFB) on soil biodiversity in a mature plantation in Sumatra, Indonesia. A chronosequence was delineated taking into account the time between the applications of EFB and soil sampling; intervals of 1, 3, 6, 12, 18 and 24 months were compared with control plots without EFB application. Soil physical and chemical characteristics and macrofauna and nematofauna populations were analysed. The findings highlighted three distinct periods: a first disturbance period (0–6 months) showing a marked increase in pH, potassium content, base saturation and macrofauna abundance, especially ants, whereas earthworm, millipede and nematode populations were substantially reduced; a resilience period (6–18 months); and a final period (18–24 months) showing an improvement in most soil fertility parameters and a high density of earthworms, millipedes and nematodes. The impact of EFB application on soil quality changed as a function of time, and the present results explain the apparent discrepancy of some previous published results. This research is the first stage towards developing new strategies for enhancing soil biodiversity and related services for sustainable oil palm cultivation.

Field experiment was conducted from 1988 to 1999 at an experimental farm at Agonkanmey, near Cotonou in southern Benin, to study the effect of relay-cropping maize through Mucuna pruriens (var. utilis). The relay-cropping system was compared with traditional maize cropping system without any input, and with a maize cropping system with mineral fertilizers (NPK). Special attention was given on the changes in soil C during the period of the experiment in relation to residue biomass C returned to the soil, runoff and soil erosion losses, and loss of C with erosion. The soils are classified as sandy loam Typic Kandiustult. The general properties of these soils are given. For this soil type, relay cropping of maize and mucuna was very effective in enhancing C sequestration: change in Ct (total C content) stock for 0 to 40 cm depth was 1.3 t C/ha per year over the 12-year period of the experiment, ranging among the highest rates recorded for the eco-region. This increase resulted first from the high amount of residue biomass provided by mucuna, which amounted to 10 t DM/ha per year (83% aboveground). Mucuna residues, supplying the soil with N, also favoured the production of maize biomass, and total mucuna plus maize residue biomass returned to the soil was approximately 20 t/ha per year. In contrast, non-fertilized and fertilized continuous maize cultivation resulted in -0.2 and 0.2 t C/ha per year change in Ct stock for 0 to 40 cm depth, respectively. Total residue biomass was 8 and 13 t/ha per year, including 77 and 29% by weeds, respectively. Thick mulch produced by mucuna decreased losses by runoff and erosion, which were 0.28, 0.12 and 0.08 mm/mm and 34.0, 9.0 and 3.0 t/ha per year in unfertilized, fertilized with NPK and mucuna treatments, respectively. Eroded C was estimated at 0.3, 0.1 and 1.0 t C/ha per year in unfertilized, fertilized with NPK and mucuna treatments, respectively. Through its benefits on soil organic matter management, weed suppression and erosion control, cropping systems including a legume crop may have an adverse impact from a global change standpoint.

The in vitro paralysis of second-stage juveniles of Meloidogyne incognita, M. javanica and M. mayaguensis by aqueous extracts of 15 West African Crotalaria species was analysed. A multivariate analysis distinguished four groups, based on their nematostatic activity: i) C. glaucoides extracts were not active; ii) the root extracts from C. goreensis, C. lathyroides and C. perrottetii were more active than the shoot extracts; iii) the shoot extracts from C. comosa and C. cylindrocarpa were more active than the root extracts; iv) both shoot and root extracts of C. atrorubens, C. barkae, C. grantiana, C. hyssopifolia, C. pallida, C. podocarpa, C. retusa, C. senegalensis and C. sphaerocarpa have nematostatic effects depending on either the Crotalaria species or plant tissue from which the extracts were derived. However, considering the greater biomass contribution of the leaves and stems compared to the roots when the plants are used as green manure, C. barkae, C. grantiana, C. pallida and C. podocarpa are the most efficient Crotalaria species, whatever the Meloidogyne species targeted.

(Received 14 August, 2001 ; accepted 10 May, 2002) RÉSUMÉ Pour intensifier de manière durable les cultures vivrières dans les zones de terres de barre dégradées au sud du Togo, plusieurs options ont été évaluées avec les paysans. Grâce à des entretiens collectifs de type participatif, sept différents groupes d'exploitants ont procédé à un classement par ordre de préférence de ces différentes options. Parmi cinq variantes d'un paquet MME (Maïs-Mucuna-Engrais minéraux) portées à leur choix, les paysans préfèrent (1) le MME avec un degré de préférence de 66%, à cause de son efficacité en termes de production agronomique; (2) le MM (Maïs-Mucuna sans engrais) avec 57 % de degré de préférence pour ceux n'ayant pas de moyens financiers pour l'achat d'engrais et (3) le MMCCE ( Maïs- Mucuna à Cycle Court + Engrais) avec 54% de degré de préférence parce qu'il permet une deuxième saison de cultures. En dehors du paquet MME et de ses variantes, d'autres options d'intensification des cultures, Maïs / Haies-vives + fumier (MHF), cultures en couloirs Maïs / Cajanus cajan (Cajanus), haies vives pour la production de biomasse et labour profond ont respectivement obtenu 86%, 79%, 36% et 18% de préférence. Les durabilités écologique, économique et sociologique des options ont aussi été évaluées par les exploitants au moyen de méthodes participatives d'entretiens de groupe. De cette évaluation, il ressort que les trois paquets ayant le plus fort potentiel d'adoption sont: (1) le paquet MME, (2) le paquet MCCE et (3) le paquet MHF. Mots Clés : durabilité, engrais vert, haies vives, maïs, Mucuna, terres de barre ABSTRACT In order to identify sustainable crop intensification options on ferralsols of Southern Togo, a series of alternative cropping technologies were evaluated together with farmers. In participatory group interviews, seven different groups of farmers prioritized options. Among five options associating maize with Mucuna cover crop, farmers had a 66% preference for a maize — mucuna — mineral fertilizers option because of its agronomic efficiency, followed by a maize — mucuna — no fertilizer option with 57% for those farmers lacking means of purchasing fertilizers, and a maize — short cycle mucuna — mineral fertilizer option with 54% preference because it enables a second cropping season. Non-mucuna options, which interested farmers were a maize — live hedge — animal manure option (86%) and a Cajanus cajan alley cropping option (79%). Low preferences were given to green biomass production with live hedges (36%) or mechanized ploughing (18%). Ecological sustainability, economic competitivity and social equity of the different options were compared using various appropriate tools. From this combined evaluation, it appears that the three options with the highest adoption potential are (1) the maize — mucuna — mineral fertilizer option, (2) the maize — short cycle mucuna — mineral fertilizer option, and (3) the maize — live hedge — animal manure option. Key Words: Crop intensification, green manure, live hedges, maize, Mucuna, sustainability (Af Crop Sci J 2002 Vol 10 No 3 pp239-250)

For coarse-textured soils of high subsoil permeability, research has demonstrated the benefits of subsoil compaction for improved water and nutrient-use efficiency in rainfed lowland rice (Oryza sativa L.). To better define soil conditions suited to this subsoil compaction, on-farm experiments were carried out on soils varying in subsoil clay content. In 1993 and 1994 rice (cv. KDML105) was grown in main plots comparing shallow dry tillage without compaction, shallow dry tillage with subsoil compaction, and deep dry tillage with subsoil compaction. Soil was compacted in seven farmers' fields in the south of Ubon Ratchathani Province, with 10 passes of a vibrating road roller on 19 and 23 May 1993. The effects of subsoil compaction on changes in soil physical and hydrological properties differed according to subsoil clay content, which ranged from 1.4% to 12.0%. Subsoil compaction decreased soil hydraulic conductivity sufficiently for fields with subsoil clay content greater than 2%. When subsoil clay content was higher than 10%, the justification for using relatively costly subsoil compaction was questionable, as the hydraulic conductiviy was already low and the gains in water-storing capacity seemed limited. Based on these results, proportions of soils with subsoils of 10% day were mapped using geographic information systems for an area of about 40,000 ha within the Ubon Ratchathani Land Reform Area. About 40% of the mapped area had subsoils with clay % between 2 and 10, suggesting that substantial areas could be suitable for subsoil compaction. More investigations are needed to assess its economic and social acceptability, to better understand variability and probability of response, and to further refine soil suitability in relation to clay type, clay content and groundwater changes at the toposequence level.

Cette conférence a regroupé près de 150 chercheurs en provenance de 30 pays représentant les 5 continents, sur le thème : "fixation biologique de l'azote en Afrique : du processus au progrès". 60 interventions et 67 posters ont été présentés

Este estudo teve como objetivos quantificar a capacidade maxima de adsorcao de P em sistemas de cultivo com adubos verdes e avaliar a influencia da taxa de decomposicao do adubo verde e de algumas propriedades quimicas do solo sobre esta adsorcao. Avaliou-se a camada de 0 a 20 cm de um Latossolo Vermelho-Escuro sob dois tratamentos: solo sob cerrado nativo e solo descoberto (cinco anos); e os seguintes adubos verdes cultivados na entressafra apos o milho (cv. Pioner 3072): crotalaria (Crotalaria juncea), guandu (Cajanus cajan), mucuna preta (Mucuna aterrima) e braquiaria (Brachiaria ruziziensis). Os valores de adsorcao foram ajustados a isoterma de Langlmuir para determinacao da capacidade maxima de adsorcao de P (CMAF). Os tratamentos em ordem decrescente de adsorcao maxima foram: solo descoberto > guandu > crotalaria > mucuna preta > braquiaria > cerrado nativo. O teor de materia organica e a taxa de decomposicao dos adubos verdes apresentaram correlacao negativa com adsorcao maxia de P, com coeficiente de correlacao, respectivamente de 0,705 (P

Dans l'association cocotiers/Acacia mangium ou A. Auriculiformis, les débris végétaux laissés au sol après recépage des arbres à quatre ans représentent un important potentiel restituable en azote, potassium et magnésium. Malgré la récupération du bois, les besoins en azote et en potassium sont couverts. Ceux en magnésium pourraient être réduits de moitié si les bourres et les coques étaient laissées au sol. Sans apport complémentaire de fumure minérale azotée, les légumineuses arborescentes améliorent la productivité des cocotiers de façon permanente et continue.

The objective of this study was to evaluate the behaviour of green manure species, their potential as soil conditioners, and consequently their contribution to sustainable corn production. The green manure species (#Crotalaria juncea$, #Crotalaria ochroleuca$, #Cajanus cajan$, #Canavalia ensiformis$, #Mucuna aterrima$, #Brachiaria ruziziensis$) were sown at the end of the rainy season followed by corn, sown at the beginning of the following rainy season, during 1993/94 and 1994/95. The statistics design was random block design with four replications. The green manure species and spontaneous vegetation were cut at the soil surface level during the flowering period and incorporated into the soil before planting the corn. For green manures species dry matter, nodule's number and weight as well as C/N ratio, and for corn grain yield as well as weight of ears were determined. Rate of organic matter decomposition for different species also was measured. The #M. aterrima$ showed the highest value in terms of nodulation (number and weight). The rate of decomposition of #B. ruziziensis$ in "litter bags" was significantly (P > 0.01) higher than that of the other species, during the period of green manure coverage. #B. ruziziensis$, #C. cajan$ and #C. juncea$ showed C/N values significantly (P > 0.05) higher in comparison to the other plants. During 1993/94, corn yield on the former #C. juncea$ and #C. cajan$ treatments was significantly (P > 0.05) higher than on the #M. aterrima$ as well as the #B. ruziziensis$ and spontaneous vegetation treatment. In 1994/95, corn yields were significantly (P > 0.05) higher after #C. cajan$ and #C. ensiformis$ than after #B. ruziziensis$ and spontaneous vegetation. Therefore, the results show a positive influence of the legumes on corn yield. (Résumé d'auteur)

Research on biological nitrogen fixation began in Western Europe during the nineteenth century, under conditions where a mere increase in nitrogen fertilization inevitably increased yields : it was the beginning of the triumphal era of fertilizers. In the thirties began the era of legume inoculation : and this again was due to a very simplistic situation in western countries : the absence of bacterial symbionts adapted to crops such as soybeans. Biological nitrogen fixation (BNF) appeared as an extension of nitrogen fertilization, with the same effects on farmers' incomes. The amount of nitrogen available was the limiting factor of the farmer's income, whatever its origin ; mineral nitrogen from soil or fertilizers as well as nitrogen derived from biological fixation. In a way, this very clear-cut situation allowed for the rapid development of our knowledge about BNF, and its use by farmers. Nevertheless, when the time came to extrapolate to tropical countries, some difficulties arose. Some were due to a lack of knowledge about BNF systems in warm countries. Other difficulties were due to the interference of many yield-limiting factors other than nitrogen. But the main difficulty resulted from a misunderstanding about the objectives : the goal of developing BNF is not to achieve the maximum nitrogen input, it is really to achieve the maximum income (money and/or food) for farmers. In many tropical countries, the farmer's income is not directly proportional to nitrogen availability. We, as scientists, are confined to scientific objectives (maximum nitrogenase activity) whereas countries, such as Bangladesh, must aim at a maximum farming efficiency, biological science being largely secondary to other disciplines such as sociology or economics. (Résumé d'auteur)

La fixation biologique de N2 est une activité microbienne aussi importante pour le maintien de la vie sur le globe terrestre que la photosynthèse. Environ 175 millions de tonnes d'azote atmosphérique sont réintroduits annuellement dans le cycle de la vie par la fixation biologique. Pour comparaison, les engrais azotés utilisés en agriculture correspondentà environ 40 millions de tonnes d'azote par an. Dans les écosystèmes cultivés,la fixation de N2 et les apports d'engrais azoté constituent les apports pouvant compenser les exportations par les récoltes et les pertes dues à des activités microbiennes (volatilisation et dénitrification). En absence de fertilisation, la fixation de N2 est pratiquement la seule source d'azote permettant de maintenir la fertilité du sol. Parmi les nombreux systèmes fixateurs de N2 connus, les micro-organismes libres et les symbioses qui possèdent des potentialités démontrées pour une utilisation agronomique sont: - les bactéries hétérotrophes dans le sol et la rhizosphère des plantes, - les cyanobactéries libres ou en symbiose avec Azolla, utilisées principalement en riziculture - les légumineuses annuelles ou pérennes utilisées comme engrais vert ou pour la régénération des sols sous jachère, - les arbres fixateurs de N2 utilisés en foresterie ou pour la revégétalisation de sols dégradés. La fixation biologique de l'azote spontanée a permis une production modeste, mais constante à long terme, dans les systèmes agricoles traditionnels à faible productivité. Son utilisation volontaire pour la fertilisation azotée des systèmes agricoles à forte productivité se heurte à de nombreux problèmes technologiques et socio-économiques. Par contre, certaines symbioses fixatrices d'azote offrent déjà des possibilités d'application, qui peuvent être encore améliorées, pour la régénération de la fertilité des sols par les systèmes de jachèren... (D'après resumé d'auteur)

Cette revue bibliographique fait le point sur les potentialités et le statut actuel de l'utilisation agronomique des systèmes fixateurs d'azote dans les rizières inondées. La fixation biologique de l'azote spontanée a permis une production modeste, mais constante à long terme, dans les systèmes rizicoles traditionnels à faible productivité. Son utilisation volontaire pour la fertilisation azotée des systèmes à forte productivité se heurte à de nombreux problèmes technologiques et socio-économiques. L'utilisation des bactéries rhizosphériques et des cyanobactéries est limitée par un potentiel azoté modeste et le non établissement des souches inoculées. #Azolla$ et les légumineuses utilisables comme engrais vert ont un potentiel azoté élevé mais leur utilisation est limitée par des facteurs socio-économiques. (Résumé d'auteur)

La dynamique des populations de cyanobactéries et de microalgues, du zooplancton et des populations de mollusques a été étudiée au cours d'un cycle cultural dans des rizières expérimentales soumises à différentes méthodes de fertilisation azotée et d'application de pesticides. L'article présente les résultats concernant la dynamique des populations de microcrustacés et des larves aquatiques de diptères. Les différents groupes se développent suivant la succession : larves de moustiques et de chironomides -> ostracodes -> copépodes + cladocères. Les populations d'ostracodes et les larves de moustiques et de chironomides se développent rapidement après l'épandage d'engrais azoté. L'enfouissement de l'engrais azoté évite cette prolifération. A l'exception des larves de chironomides en début de cycle cultural, les populations d'invertébrés aquatiques sont généralement moins abondantes dans les parcelles ou de l'engrais vert a été enfoui. A l'échelle du cycle cultural, les populations d'invertébrés ne sont pas significativement affectées par les applications de pesticides effectuées. (Résumé d'auteur)

Not available, La dynamique de l'azote a été suivie à l'aide de l'azote 15 dans les trois principaux sols de l'écosystème amazonien, un oxisol, un ultisol et un Gley peu humique (GHP). Les études ont été conduites en plein champ et sous conditions contrôlées. L'urée a été mieux utilisée que le sulfate d'ammonium. Dans les oxisols et ultisols cette supériorité est probablement due à l'augmentation du ph qui favoriserait l'activité des microorganismes du sol. L'engrais a contribué faiblement à la nutrition azotée des plantes par rapport à l'azote provenant du sol. Les apports d'engrais, principalement sous forme uréique et dans les sols acides, ont augmenté la minéralisation de l'azote organique du sol. Il y a eu dans ce cas, une interaction positive (ANI=added nitrogen interaction) entre l'azote de l'engrais et l'azote du sol. Après 60 jours d'incubation environ 60% de l'azote apporté par les engrais a été retrouve sous forme nh2+ dans l'oxisol et l'ultisol, tandis que 50% de l'azote apporte a été minéralisé sous forme de no2- dans le GPH. Par ailleurs, dans l'oxisol et l'ultisol on obtient avec l'incorporation de l'engrais vert caupi (vigna unguiculata l.), une concentration en ions nh2+ aussi élevée que celle observée en présence d'engrais minéraux; ceci montre le potentiel de ces légumineuses pour la fourniture d'azote dans ces sols acides. L'organisation biologique de l'engrais est également favorisée dans le cas de l'urée alors que les pertes sont toujours plus élevées en présence de sulfate d'ammonium que d'urée. Leur diminution devrait permettre une amélioration de l'efficience de ces engrais azotés. Sur un plan économique, le meilleur fertilisant à conseiller dans les écosystèmes amazoniens est l'urée

Not available, La dynamique de l'azote a été suivie à l'aide de l'azote 15 dans les trois principaux sols de l'écosystème amazonien, un oxisol, un ultisol et un Gley peu humique (GHP). Les études ont été conduites en plein champ et sous conditions contrôlées. L'urée a été mieux utilisée que le sulfate d'ammonium. Dans les oxisols et ultisols cette supériorité est probablement due à l'augmentation du ph qui favoriserait l'activité des microorganismes du sol. L'engrais a contribué faiblement à la nutrition azotée des plantes par rapport à l'azote provenant du sol. Les apports d'engrais, principalement sous forme uréique et dans les sols acides, ont augmenté la minéralisation de l'azote organique du sol. Il y a eu dans ce cas, une interaction positive (ANI=added nitrogen interaction) entre l'azote de l'engrais et l'azote du sol. Après 60 jours d'incubation environ 60% de l'azote apporté par les engrais a été retrouve sous forme nh2+ dans l'oxisol et l'ultisol, tandis que 50% de l'azote apporte a été minéralisé sous forme de no2- dans le GPH. Par ailleurs, dans l'oxisol et l'ultisol on obtient avec l'incorporation de l'engrais vert caupi (vigna unguiculata l.), une concentration en ions nh2+ aussi élevée que celle observée en présence d'engrais minéraux; ceci montre le potentiel de ces légumineuses pour la fourniture d'azote dans ces sols acides. L'organisation biologique de l'engrais est également favorisée dans le cas de l'urée alors que les pertes sont toujours plus élevées en présence de sulfate d'ammonium que d'urée. Leur diminution devrait permettre une amélioration de l'efficience de ces engrais azotés. Sur un plan économique, le meilleur fertilisant à conseiller dans les écosystèmes amazoniens est l'urée

La production agricole de la région du Sud-Togo a une importance vitale pour le pays. En effet cette zone qui ne représente que 11 % du territoire, nourrit près de la moitié de ses habitants, dont ceux de la capitale Lomé. Cependant, depuis quelques décennies, les rendements agricoles ne cessent de décliner. L'Orstom et le Cirad ont développé, de 1983 à 1992, un programme de recherche visant à proposer des solutions simples, adaptées aux modestes revenus des exploitants agricoles

Dans 2 dispositifs expérimentaux situés sur limons sableux des Landes de Gascogne, on a suivi pendant respectivement 22 et 25 années l’évolution du statut carboné du sol, en monoculture de maïs avec (TR) et sans (TE) restitution des résidus de culture, en monoculture de maïs avec restitution des résidus de culture suivie par une interculture de ray-grass (RG) et dans un cycle de successions comprenant 4 années de culture de maïs avec restitution des résidus de récolte suivies par 3 années de prairie temporaire (PT). Quel que soit le traitement, on observe une décroissance de la teneur en carbone qui, dans le traitement TR, passe en 22 ans de 8,30 à 6,92 g/kg (32 à 26 t/ha de C) dans l’un des dispositifs (fig 3) et de 15,50 à 9,65 g/kg en 25 ans (57 à 36 t/ha de C) dans l’autre (fig 4). Les différentiels de stocks carbonés induits par les régimes distincts de restitution organique sont peu modifiés au cours du temps par rapport au traitement TR (tableau I) : l’exportation des résidus de culture entraîne un déficit de 3 et 4 t/ha de C alors que l’introduction de l’engrais vert ou de la prairie temporaire accroît le stock respectivement de 2 et 3 t/ha et de 2 et 4 t/ha. La mise en place d’une jachère cultivée se traduit en revanche par un déficit du stock atteignant 7 t/ha après respectivement 8 et 11 ans. L’utilisation d’un ajustement exponentiel asymptotique permet de pronostiquer un niveau d’équilibre du carbone à long terme de 6,1 et 8,4 g/kg (23 et 31 t/ha de C) dans les parcelles soumises à la monoculture avec restitution des résidus. La relation de Hénin et Dupuis, établie à partir de coefficients déterminés dans les dispositifs ( k1 = 5,6 à 6,5% - k2 = 1,16 et 1,63%), conduit à des teneurs d’équilibre plus faibles (2,2 et 3,3 g/kg soit 8 et 13 t/ha de C). La valeur approchée des coefficients, dont la détermination sur le terrain ignore l’influence exercée sur l’activité biologique du sol par les variables expérimentales mises en jeu (itinéraires techniques, régimes de restitution), et surtout le caractère trop simplificateur du modèle peuvent être à l’origine de cette sous-estimation., In 2 long-term experiments located on loamy sandy soils in southwest France, change in soil carbon status was measured over a 22- and 25-yr period respectively. Soil cropping was as follows: continuous maize crop with stalks returned to the soil (TR), continuous maize crop with stalks removed (TE), continuous maize crop including a winter annual cover as rye-grass (RG) and rotation involving temporary grassland for 3 yr followed by a maize crop for 4 yr (PT). Whatever the treatment applied, the soil organic carbon content decreased during the course of experiment. In the plots under continuous maize cropping with returned stalks, soil carbon concentration decreased from 8.30 to 6.92 g/kg (32 to 26 t organic C ha-1) over 22 yr and from 15.50 to 9.65 g/kg (57 to 36 t C ha-1) over 25 yr respectively in both experiments. No marked change in carbon balance due to the various organic matter treatments occurred during the course of experiment. The amount of stored C decreased by 3 and 4 t organic C ha-1 respectively in both experiments as a result of continuous removal of plant residues. On the other hand, using a winter cover crop of rye-grass or the establishment of a temporary grassland resulted in an increase of C storage ranging from 2 to 3 t ha-1 or from 2 to 4 t ha-1 organic C. On the contrary, introducing a cultivated fallow in 1980 resulted in a marked decay of organic matter averaging 7 t ha-1 C for both experiments in 1988 and in 1991 respectively. An asymptotic exponential model led to the prediction that the ploughed soil layer would contain 23 and 31 t ha-1 organic C (6.1 and 8.4 g/kg C content) at the equilibrium stage. Using the Henin-Dupuis relationship, which involves parameters based on field measurements (k1 = 5.6 and 6.5%; k2 = 1.16 and 1.63%), calculated equilibrium values of soil carbon level content are much lower. Taking into account data from experiments carried out in other countries, such low values are questionable. The unreliability of the Henin-Dupuis (1945) model could be attributable to its single-compartmental conception and to an unsatisfactory approach using the k1 and k2 parameters calculation. Indeed, such a calculation does not take into account the marked change in soil mineralization due to the various cultural practices or different organic matter fluxes entering the soil in the field experiment that result in a systematic underestimation of predicted equilibrium values.

Les différents types de biofertilisants, leur mode d'action, leur utilisation actuelle et leurs aspects économiques sont considérés. A l'exception de l'inoculation avec des souches de rhizobium, l'utilisation des biofertilisants en agriculture tropicale est extrêmement restreinte ainsi que celle en foresterie, qui ne concerne que les ectomycorrhizes (ce qui est étonnant, étant donné qu'il existe des biofertilisants efficaces pour les souches de Frankia et les endomycorrhizes, VAM). L'utilisation des biofertilisants est restreinte par : - l'absence de formulations commerciales, - l'idée fausse que leur coût est trop élevé, alors qu'il est très inférieur à celui des engrais conventionnels, - des méthodes de longue conservation qui ne sont pas fiables. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour améliorer : - la conservation, le transport et l'application des microorganismes, - l'efficacité des souches par les méthodes de sélection et de transformation, - les connaissances sur les facteurs limitants édaphiques. Les biofertilisants ne doivent être utilisés que dans des conditions connues pour assurer une réponse positive. (Résumé d'auteur)