Pour caractériser l'impact des systèmes de culture sur la biologie des sols, l'étude dresse le profil de la macrofaune du sol dans des parcelles paysannes de coton au Nord Cameroun au cours de la période allant du 16 Mai au 15 Octobre 2005. Trois systèmes de culture sont comparés : semis direct sur couverture végétale permanente du sol (SCV), semis direct sur sol nu (SD) et semis sur labour (SL). Pour ce faire, douze blocs ont été identifiés dans cinq terroirs test du projet ESA, répartis dans les zones de Garoua et Maroua. Les macro invertébrés du sol et de la litière sont échantil'onnés à partir du prélèvement de monolithes(cubes de 30cm3) au cours de la campagne. Par ailleurs, les infestations de pucerons (Aphisgossypii) et les dégâts de chenilles de la capsule, Helicoverpa armigera en particulier, sont relevés. MÊME DOC QUE PRECEDENT.

Dans le cadre de l’adaptation des systèmes de cultures sur couverture végétale (SCV) au Nord Cameroun, nous avons cherché à comparer l’impact de quatre modes de culture sur la faune contenue dans les parcelles de coton durant la période allant du 5 Mai au 30 Septembre 2004 : Semis direct sous couverture graminées, sous couverture de légumineuses, sur sol nu et semis sur labour. Dans les pièges, 47 familles d’invertébrés ont été identifiées. Pour les deux sites étudiés la diversité (indices de Shannon allant de 3,04 à 3,34), l’équitabilité (variant 0,58 à 0,70) et l’abondance des individus piégés (690 à 1237 individus) ou extraits du sol (400 à 604 individus/m²) sont en général plus élevés sur les parcelles sous couverture végétale : prédateurs (araignées, hilopodes, staphylins, etc.), mais aussi détritiphages (termites, cloportes, vers de terre,...) ou phytophages tels que les iules. Par ailleurs, aucune différence n’est relevée entre les différents modes de gestion des sols en termes d’attaques des plants de coton ou d’infestations de chenilles ou de pucerons. Ces premiers résultats soulignent l’impact significatif des modes de gestion du sol sur la composition faunistique

Stocker du carbone (C) dans le sol représente à la fois des enjeux agronomiques (amélioration des propriétés physico-chimiques du sol) et environnementaux (réduction de la quantité de CO2 atmosphérique). A Madagascar, le stockage et la protection de C dans le sol, sous systèmes de culture en semis direct avec couverture végétale (SCV) sont étudiés sur un dispositif de longue durée (11 ans) de la région d'Antsirabe, Hautes Terres malgaches). Quatre systèmes sont étudiés : un système en labour conventionnel (Conventional-tillage), et trois systèmes en SCV sans travail du sol (No-tillage, NT).

Le semis direct sous couverture végétale, est basé sur un non-labour du sol, la conservation des résidus de récolte et l’implantation de couverts végétaux entre deux cycles de culture. Certains agriculteurs français, dans la région de Tours, ont adopté les TCS (Techniques Culturales Simplifiées) en début des années 1990, pour réduire leurs coûts de production. A cette période, des sessions de formation sur le SCV (Semis direct sous Couverture Végétale) furent organisées au niveau départemental et animées par des microbiologistes du sol. Le présent mémoire a pour objectif de caractériser les systèmes de culture sans labour avec couverture végétale et leurs conditions d’intégration au sein des exploitations agricoles. Les itinéraires techniques en SCV se raisonnent à la parcelle, en fonction des observations de l’agriculteur sur les mauvaises herbes et les parasites.

Le semis direct sur paillis résiduels d'intersaison (SCV) connaït un développement rapide dans la région des Cerrados (Brésil) en raison de bonnes performances agronomique et économique et de son adaptation aux systèmes de production locaux. Ce travail a pour but d'analyser et de quantifier les principaux processus intervenant sur les bilans hydrique, thermique et azoté du SCV. Trois techniques agricoles ont été évaluées : le semis direct de riz sur paillis résiduel (SCV), comparé aux systèmes conventionnels labour profond avec enfouissement du paillis résiduel (LP) et travail superficiel à l'offset sans paillis (OF) . Le modèle PASTIS a été utilisé pour la simulation des processus de transfert hydrique, thermique et la dynamique de l'azote. Les différents paramètres et variables requis pour l'évaluation du modèle ont été acquis dans le cadre d'une expérimentation menée en collaboration sur la station de l'EMBRAPA (CNPAF) de Goiânia, et complété par des travaux au laboratoire. Ils concernent en particulier les propriétés hydrodynamiques des sols, la caractérisation des éléments de paillis et de leurs transformations biologiques, et l'évolution des profils hydriques, thermiques et de teneur en azote minéral.Les résultats montrent que le modèle PASTIS permet de simuler de façon satisfaisante les processus mis en jeu. Les transferts d'eau et de chaleur ne sont que faiblement affectés dans le contexte pédoclimatique des Cerrados.Les systèmes de culture se différencient principalement par la dynamique du carbone et de l'azote. Dans le cas du traitement OF, un stock résiduel d'azote minéral subsiste en début de campagne et peut être rapidement lixivié. En présence d'une culture d'intersaison, l'azote résiduel est immobilisé avant d'être progressivement minéralisé au cours de la saison de culture. Cette minéralisation de l'azote apparaït plus rapide lorsque le paillis est enfoui (LP) par rapport à un semis direct sur paillis résiduel (SCV). Ces dynamiques ne sont pas apparues déterminantes sur les performances agronomiques des systèmes de culture, dont l'évaluation globale repose sur d'autres facteurs que les bilans hydriques ou azotés. Toutefois, ces résultats ont vocation à être utilisés pour une meilleure gestion des pratiques culturales, notamment en matière de fertilisation azotée.

Mémoire présenté en vue de l'obtention du Diplôme d'Ingénieur en Agriculture de l'Ecole Supérieure d'Agriculture d'Angers L'agriculture irriguée post-révolution verte du municipio de Valle de Santiago est parmi les plus productives du Mexique. Pourtant elle se trouve aujourd'hui dans une phase de transition historique : crise de la ressource en eau (superficielle et souterraine), et manque de compétitivité sur un marché ouvert et concurrentiel. En réponse à cette situation, la technique du semis direct sur résidus de récolte a été diffusée depuis la fin des années 80 auprès des producteurs de la région, et l'est toujours aujourd'hui par l'intermédiaire du projet ASOSID.Cette étude propose une analyse du fonctionnement des systèmes de culture dans le municipio de Valle de Santiago, en se basant sur l'analyse des pratiques et en étudiant leur variabilité pour mieux cerner les possibilités de développement de la technique du semis direct sur résidus de récolte. Nous identifions dès lors les clés de fonctionnement de ces systèmes de culture, reposant sur une succession annuelle de deux cycles culturaux, l'un en saison des pluies et l'autre en saison sèche. Le rythme des successions et les durées d'interculture sont intimement liés à la variabilité des itinéraires techniques observés, beaucoup plus forte pour le cycle de saison des pluies. En effet on distingue pour ce cycle plusieurs types d'itinéraires techniques, différenciés sur la base des dates et des techniques de semis utilisées : semis direct, semis en humide (faux-semis) ou semis traditionnel en sec. La date de semis est en effet un élément concentrant une forte variabilité entre les producteurs, celle-ci étant étroitement liée au précédent cultural et à la flexibilité de l'accès à l'eau. Ces dates et techniques de semis conditionnent principalement le mode de gestion des résidus du précédent, et les techniques de lutte contre les adventices employées. L'étude historique montre également l'importance qu'a eu l'apparition de nouvelles cultures et de nouvelles techniques (semis direct, outils de travail du sol) sur le fonctionnement des systèmes de culture, et notamment sur la gestion des résidus de récolte. Nous proposons l'étude approfondie de l'influence des règles de gestion collective d'accès à l'eau de puits sur les systèmes de culture, et des mécanismes de diffusion des innovations techniques pour une compréhension plus fine des possibilités d'introduction du semis direct sur résidus de récolte.

Un dispositif agronomique pérennisé entre 1995 et 1999 avec des systèmes de culture de maïs à couvertures végétales a été installé dans la zone écologique à forêt semi-décidue de Côte d'Ivoire. L'offre en N d'origine organique est étudiée dans le cadre de systèmes de culture de maïs, avec une durée de jachère de 6 mois (SC6MJ) et 18 mois (SC18MJ). Les jachères sont occupées soit par Chromolaena odorata (subspontanée), soit par Pueraria phaseoloides (introduite). Ces quatre systèmes sont comparés à deux témoins, un sans Chromolaena pour les SC6MJ et un avec brûlis de Chromolaena pour les SC18MJ. Les systèmes à couvertures végétales sont gérés en couvertures vivantes avec des herbicides et leur pérennité est assurée par une reprise de croissance des espèces avant la récolte de la céréale. Les systèmes à SC6MJ bénéficient d'une fertilisation modérée en phosphore. L'étude réalisée pose comme hypothèses de départ que (i) les déterminants de l'offre à court terme (cycle cultural) et à moyen terme (effets cumulés) dépendront principalement des quantités et de la qualité des litières de surface d'origine des jachères (ii) ces effets se concentreront à la surface du sol.Le potentiel de minéralisation des litières au laboratoire est corrélé avec leur rapport C/N, plus faible pour Pueraria (C/N entre 20 à 23) que pour Chromolaena (C/N entre 25 à 43). En 1998 la vitesse de disparition des litières suivie avec des « sacs de décomposition » est beaucoup plus rapide qu'en 1999 en relation au début du cycle de décomposition avec le régime pluviométrique. Les deux années la quantité de litières présentes après la coupe détermine le taux de décomposition à moyen terme des litières. Ces dynamiques, modélisées sur deux années, permettent de distinguer un compartiment de litières à disparition rapide et un compartiment à disparition lente. La comparaison des pertes en C dans des « sacs de décomposition » à maille différente montre que l'activité de la mésofaune et de la macrofaune du sol pourrait être responsable de la disparition de 50 % des litières au début du processus de décomposition et de 35% à la fin du processus de décomposition. Leur action de fragmentation et d'incorporation au sol des litières (meules des termites champignonnistes situées à la surface du sol) permet une disparition comparativement plus rapide des litières de Chromolaena que celles de Pueraria. L'application des modèles aux données obtenues sur les mobilisations en N des jachères en relation avec les besoins de la culture en N indique un risque « d'asynchronie » en début de cycle une offre insuffisante en fin de cycle pour les SC6MJ peu de différenciation entre l'offre de Chromolaena et celle de Pueraria. L'offre en N in situ du sol en surface (0-10 cm) en 1998 et 1999, estimée pendant des périodes de 90 jours durant le cycle du maïs par des mesures et des incubations de sol, est corrélée pour les SC6MJ avec les mobilisations en N du maïs dans les parties aériennes. C'est le traitement avec Pueraria qui les deux années satisfait le mieux les besoins en N de la culture et cette offre est comparable à celle des SC18MJ. L'offre en N varie peu selon les traitements des SC18MJ. Le régime pluviométrique intervient (i) à une échelle pluriannuelle, en déterminant, l'intensité du pic de minéralisation en N minéral du sol et les accumulations en N dans les parties aériennes des jachères (ii) à l'échelle de la campagne en interaction avec les litières en surface et l'activité des systèmes racinaires des couvertures végétales. La litière de Pueraria semble mieux conserver l'humidité du sol et le système racinaire de Chromolaena mobiliser de plus fortes quantités d'eau.En situations hydriques limitantes, la minéralisation nette est corrélée aux humidités de sol. Les litières semblent être à l'origine en 1998 de l'augmentation de la biomasse microbienne du sol en surface créant ainsi une source potentielle d'immobilisation temporaire de N. En 1998 l'offre en N estimée par minéralisation nette indique une meilleure synchronie avec les besoins de la culture malgré une pluviométrie plus abondante en début de cycle par rapport en 1999. Une étude utilisant l'abondance naturelle 15N permet d'estimer que la litière de Pueraria peut contribuer fortement à la nutrition azotée de la culture, de 30 à 41% en 1998 et de 64 à 87% en 1999 dans le cadre du système de culture à jachère de 6 mois.Les différenciations sur les matières organiques du sol (MOS) indiquent un début d'effet sur les stocks évalués sur 0-10 cm en moyenne à 2.34 t ha-1 N pour les SC6MJ et en moyenne à 2.83 t ha-1 N pour les SC18MJ. Pour les SC6MJ la différence obtenue entre les apports et les pertes sur quatre années suggère que Chromolaena conserve mieux les stocks en C et N que Pueraria. La comparaison avec une jachère forestière située hors dispositif indique que la disponibilité en matériaux facilement minéralisables dans nos agrosystèmes est réduite en fin de saison des pluies diminuée par la pratique du brûlis peu augmentée par la pratique de la jachère. Les études sur des incubations de longue durée (106 et 85 jours) montrent des effets significatifs sur les modélisations faites par ajustement aux points expérimentaux sur les cinétiques de respiration et de minéralisation nette cumulées (exprimées en proportion par rapport au C et N total du sol). Elles permettent d'identifier d'importants facteurs de différenciation au niveau du compartiment des MOS à taux de renouvellement élevé. Pour les SC6JM ce compartiment représente une part plus importante avec Pueraria, certainement en relation directe avec des apports cumulés de plus grande qualité biochimique (rapport lignine / N). La durée de la jachère n'améliore pas la disponibilité en N facilement minéralisable indiquant ainsi un blocage de C et N au niveau du sol de nature physique et/ou biochimique.

Cette étude a pour objectifs la compréhension et la modélisation de certains effets importants du semis direct avec paillis de résidus (SDP) sur les bilans hydrique, thermique et azoté d'une culture de maïs pluvial. Elle a été menée dans le contexte d'un climat tropical semi-aride au Mexique. D'un point de vue méthodologique, le travail a consisté tout d'abord à identifier les phénomènes physiques et biologiques principaux qu'implique l'itinéraire technique SDP. En s'appuyant sur les résultats de la littérature et sur les acquis au niveau du terrain d'étude, nous avons retenu comme prédominants les effets du SDP sur l'évaporation et la température du sol, la structure de surface du sol et l'infiltration, le ruissellement, et le cycle de l'azote et l'activité biologique des sols. Ces effets identifiés, une lourde campagne de collecte de données de terrain a été réalisée de mai à octobre 1998, sur le site expérimental de la Tinaja (état de Jalisco, Mexique). Des mesures complémentaires ont été faites en juin et juillet 1999 sur le même site. Certaines mesures difficilement réalisables sur le terrain ont été effectuées en laboratoire, et sont venues renforcer les données du terrain. A l'issu de ce travail expérimental important, nous disposons d'une base de données relativement riche sur l'ensemble des phénomènes étudiés.L'étude théorique des effets du SDP s'est déroulée en deux phases. La première s'appuie sur une stratégie d'atomisation de la problématique en volets élémentaires spécifiques, traitant les effets du SDP, en milieu contrôlé. Le premier volet vise à étudier et modéliser les flux d'eau et de chaleur dans le système sol-paillis-atmosphère (transferts turbulents et radiatifs au sein du paillis). Il permet de comprendre et de quantifier l'effet d'un paillis de résidus sur l'évaporation d'un sol et son amplitude thermique, en fonction du taux de couverture. Le deuxième volet consiste à caractériser les effets cumulatifs du SDP sur les propriétés hydrodynamiques d'un sol et donc sa capacité à l'infiltration. Le troisième volet est dédié à l'étude et la modélisation du ruissellement sur sol paillé éventuellement planté, en tenant compte de l'interception de l'eau de pluie, de la rétention de surface, de l'infiltration, de la canalisation du ruissellement et de son écoulement. La deuxième phase relève de la reconstruction par intégration et consiste en un volet unique. Dans ce volet les résultats des trois volets spécifiques précédents sont synthétisés et intégrés dans un modèle numérique de fonctionnement global. Ce dernier prend en compte à la fois les dynamiques de l'eau, de la chaleur et de l'azote. Il reproduit simultanément et de façon couplée tous les effets majeurs du SDP sur le système sol-paillis-plante-atmosphère.

Les diagnostics régionaux des causes des pertes de productivité des cultures restent un préalable indispensable pour réduire ces pertes. Les méthodes disponibles ne permettent cependant pas d'évaluer l'impact sur le rendement des différentes contraintes repérées, mais seulement leur fréquence d'occurrence dans un réseau de parcelles de producteurs. En outre, le suivi d'un tel réseau au cours d'un petit nombre d'années n'est pas suffisant pour tenir compte de l'influence de la variabilité inter-annuelle du climat dans la manifestation de ces contraintes.Cette thèse développe une méthode nouvelle et la met à l'épreuve dans une étude de cas. Fondée sur une enquête de terrain et sur la construction puis l'exploitation d'un modèle « ad hoc » de simulation de culture, cette méthode facilite la détection des contraintes et les hiérarchise de manière plus objective que dans les méthodes antérieures, mais ne supprime pas toute subjectivité au diagnostic réalisé. Elle permet de replacer, pour une série de saisons agricoles représentatives du climat local, un diagnostic élaboré pour les quelques années de l'enquête.Dans l'étude de cas, sur maïs chez les petits producteurs des Cerrados brésiliens, la modélisation a consisté à adapter le modèle STICS pour améliorer son module de bilan hydrique pour le contexte tropical et introduire les effets de la toxicité aluminique, de l'excès d'eau et de la compétition entre culture et adventices pour la lumière, l'eau et l'azote. Le diagnostic local a montré que l'essentiel des pertes de productivité étaient dues à de mauvaises mises en culture, dues aux carences de la gestion des tracteurs et semoirs par les associations de producteurs.

Cette étude a pour objectif l'analyse des mécanismes de salinisation, alcalinisation et sodisation des sols irrigués. A l'échelle du profil de sol, elle vise à identifier les phénomènes hydro-géochimiques et leurs interactions et à comprendre leur évolution dans le cas des sols rizicoles de l'Office du Niger (Mali). La démarche s'appuie sur des expérimentations en milieu contrôlé, des suivis de terrain et sur la modélisation numérique des processus. Un modèle numérique mécaniste intégrant les processus hydrogéochimiques selon des lois cinétiques a été développé en couplant un modèle déterministe de transfert d'eau et de solutés et un modèle géochimique intégrant les processus de précipitation/dissolution des minéraux et d'échanges cationiques.Les résultats obtenus à partir d'observations faites sur un monolithe de sol en infiltration montrent l'importance de considérer les couplages entre écoulement et processus géochimiques pour expliquer les évolutions chimiques observées dans la solution du sol. Dans ce sol structuré, les échanges cationiques ont, en particulier, un fort impact sur l'évolution de la concentration des éléments dans la solution du sol. Le modèle numérique a été calé à partir de ces expérimentations. Les résultats du calage montrent que les évolutions des concentrations simulées et observées sont voisines mais qu'il subsiste, dans le cas des solutés réactifs, des écarts entre les valeurs simulées et observées.Les processus d'échanges et de précipitation/dissolution de minéraux sont également mis en évidence dans des sols rizicoles irrigués. Les caractéristiques hydro-géochimiques de deux profils de sol ont été suivis pendant une année de culture. Pendant la période de submersion, on note une forte augmentation de l'alcalinité dans la solution du sol que les seuls processus de précipitation/dissolution de minéraux et d'échanges cationiques ne suffisent pas à expliquer. L'hypothèse de l'existence de processus d'oxydoréduction influant sur la balance alcaline du sol est discutée. L'ensemble des processus géochimiques et des mécanismes de transfert est alors étudié au regard des pratiques d'irrigation de ces sols.