Prédiction de la sorption et de la disponibilité de P des sols ferrallitiques par la
spectrométrie infrarouge

Synthèse

La population mondiale est estimée à 9 milliards vers 2050 (UNPP, 2008). Selon la FAO (FAO, 2009), la production agricole mondiale devra augmenter de 70% à cette date pour subvenir aux besoins de cette population grandissante. En Afrique sub-saharienne, il y a un besoin particulièrement important d’augmenter la production agricole qui est généralement faible comparée à la croissance démographique (Collomb, 1999). Cette production agricole insuffisante est liée principalement à la dégradation du sol et à la pression démographique (Drechsel et al., 2001). A Madagascar, le problème de malnutrition touche encore 35% de la population avec une grande prévalence dans les milieux ruraux (FAO, 2009) alors que les terres arables ne représentent qu’environ 20% de la superficie du pays (Rakotondravelo, 2003). Le riz (Oriza sativa) occupe une place fondamentale dans la culture de la population. La riziculture malgache est limitée par le manque de plaines agricoles cultivables et de basfonds utilisables pour la riziculture irriguée. Le développement du riz pluvial sur tanety, les collines ferrallitiques, peut pallier ce problème d’insuffisance des bas-fonds. Cependant, la productivité du riz pluvial est encore faible, de l’ordre de 0,8 à 1 t ha-1 à Madagascar (UPDR/FAO, 2001). Le P et le N sont parmi les facteurs limitants à la fois pour la riziculture irriguée et pluviale (Rabeharisoa, 2004; Rabeharisoa et al., 2012). Les sols des tanety sont généralement des Ferralsols, avec une faible teneur en matière organique et en P phytodisponible, qui est la quantité d’ions phosphate en solution susceptible d’être prélevée par la plante. Les formes minérales du phosphore sont associées aux minéraux argileux, comme la kaolinite, et plus particulièrement aux oxydes et hydroxydes de fer (goethite et hématite) et d’aluminium (gibbsite), ce qui réduit fortement leur disponibilité limitant fortement la production agricole. Or, pour pouvoir augmenter la production agricole sur les tanety, il est impératif d’augmenter la disponibilité du phosphore. Par ailleurs, la matière organique et le pH des sols régulent l’adsorption des ions phosphates en modifiant la charge de surface des sols ou, dans le cas des anions organiques, par compétition avec les ions phosphates pour être adsorbés sur les charges de surface des sols (Frossard et al., 1995). Face aux coûts des analyses en laboratoire, ce chapitre vise à proposer des méthodes alternatives, rapides et peu couteuses, pour prédire la disponibilité et la sorption de P du sol. L’utilisation de la spectrométrie infrarouge (proche et moyen infrarouge ou NIRS – MIRS) pour prédire et modéliser la composition minéralogique (kaolinite, gibbsite, goethite, hematite, oxyde de Fe et d’Al) (Chapitre 2) et les propriétés physico-chimiques des sols (pH, carbone, texture) pourrait être une alternative. Ce chapitre présente alors une application des modèles chimiométriques de la prédiction Chapitre 3. Prédiction de la sorption et de la disponibilité de P des sols ferrallitiques par la spectrométrie infrarouge 70 des constituants minéraux (Kt, Gb et Fe2O3_CBD) (Chapitre 2) ou organiques (C), ou de la texture (argiles, limons, sables) des sols, pour la prédiction de la disponibilité et de la sorption de P à partir d’une fonction pédotransfert. L’amélioration de la production agricole passe par la mise au point de systèmes de culture comme ceux actuellement en cours de développement et basés sur l’agriculture de conservation (Seguy et al., 2006; FAO, 2008), afin de développer des approches intégrées pour améliorer la disponibilité des éléments nutritifs et la fertilité des sols (Frossard et al., 2009; Vanlauwe et al., 2006). Mais pour pouvoir répondre à ces objectifs, une meilleure connaissance des sols, de leurs constituants, de leurs propriétés physico-chimiques, d’indices permettant de caractériser leur qualité est également indispensable. La détermination des constituants des sols et de leur influence sur la sorption de P dans les sols ferrallitiques de Madagascar à partir de méthodes spectrales est alors importante pour une meilleure gestion du P par les agriculteurs. Ce chapitre présente donc un grand intérêt pour le développement de l’agriculture malgache.

Study sites

The study areas were located in different sites in Madagascar, corresponding mainly to the crystalline basement of the island (Fig. 1.). This basement is formed of strongly metamorphosed Precambrian meta-sedimentary units and is intruded by various granitic, mafic and mafic-ultramafic rocks (Collins and Windley, 2002). The climate of the island is subtropical, characterized by a mean annual rainfall of more than 3000 mm along the east coast to less than 1000 mm in the south-east region, and varying from 1000 to 1800 mm in the highlands. The mean annual temperature depends largely on the altitude, being above 25°C on the coasts and below 20°C in the highlands. The studied soils were classified as Ferralsols, Cambisols and Nitisols (IUSS Working Group WRB, 2015) and were mostly classified as ferralitic soils in the former French classification system (Commission de Pédologie et de Cartographie des Sols; CPCS, 1967). The selection of the soils was based on field observations, i.e. the presence of a ferralitic horizon, resulting from long and intense weathering. According to Bond et al. (2008), the central plateau of Madagascar is dominated by grasslands and savannas with, for example, Aristida rufescens, Loudetia simplex, Trachypogon spicatus, Hyperthelia dissoluta, Ctenium concinnum, whereas the west is dominated by herbaceous savannas represented by species like Heteropogon contortus, Hyparrhenia spp., Loudetia spp., Themeda quadrivalvis, Panicum spp.