La «boucle microbienne» (BM) du sol est une fonction écologique clef des écosystèmes assurée par les interactions entre les racines, les bactéries, et les bactérivores du sol, dont les nématodes. Plus précisément,l’action des nématodes bactérivores permet d’augmenter la phyto-disponibilité des nutriments en libérant des nutriments bloqués temporairement dans la biomasse microbienne. La maîtrise de cette fonction des sols pourrait constituer une alternative agronomique significative pour améliorer la fertilité minérale des sols à Madagascar qui est l’un des principaux enjeux de la réussite de la riziculture pluviale. Pourtant, aucune étude sur la BM n’a été réalisée à Madagascar. Dans l’objectif d’étudier l’effet des pratiques culturales du riz pluvial (choix de la variété, le type de fertilisation, association ou rotation) sur la BM, deux expériences en microcosmes ont été conduites: (i) croissance de huit variétés de riz pluvial (Oryza sativa) dans du sol défauné par autoclavage, (ii) croissance de la variété B22 dans des carottes de sol en place prises sur 9 parcelles (Imerintsiatosika) en système de riz pluvial puis défaunées par fumigation. Pour chaque expérimentation, deux traitements ont été comparés: inoculation avec des bactéries seules (B), inoculation avec des bactéries et nématodes bactérivores (B+N). A la fin des expérimentations, la biomasse, la teneur en azote dans la plante et le nombre final de nématodes ont été mesurées. Les résultats de la première expérience ont montré que seule la variété (B22) répond positivement à l’action des nématodes bactérivores en présentant le meilleur rapport d’allocation de biomasse entre le compartiment aérien et le compartiment racinaire. Les observations de la deuxième expérience ont montré que les effets des nématodes sur la croissance et la nutrition du riz pluvial peuvent être positifs, neutres ou négatifs en fonction des paramètres environnementaux (pH) ou des paramètres agronomiques (présence d’arbre, association avec une légumineuse). En conclusion, cette étude montre que la BM est une fonction importante des sols qui peut être optimisée en fonction des pratiques au sein du système de culture de riz pluvial à Madagascar.

Dans l’amélioration du rendement de riz pluvial et de la fertilité du sol, une expérimentation sur des cultures de riz pluvial (Oryza sativa) et de haricot (Phaseolus vulgaris) seules ou en association, sur des sols contenant peu ou pas de fertilisants phosphatés et sous l’effet de symbiotes mycorhiziens et/ou rhizobiens a été conduite en serre. Les inocula mycorhiziens et/ou rhizobiens sont directement issus de racines de riz et/ou de haricot. Par la suite, une étude a été portée sur l’évaluation des teneurs en azote et en phosphore dans les parties aériennes de chaque espèce de plantes. Par ailleurs, le développement des plantes ainsi que le fonctionnement des microorganismes telluriques ont été mesurés. Les résultats ont révélé l’influence positive de l’association culturale et de l’inoculation de racines sur le rendement du riz pluvial par l’amélioration de la croissance et des teneurs en éléments minéraux de la plante. En effet, l’association culturale a augmenté de 3,5% et de 48% les teneurs en azote et en phosphore du riz comparée à la monoculture. En présence d’inoculum racines mixtes de riz et de haricot, la croissance du riz a augmenté considérablement et la biomasse sèche a atteint 0,350g. De même, des teneurs élevées en azote N= 19098 mg kg-1et en phosphore P= 1113 mg kg-1ont été obtenues en présence de l’inoculum racines mixtes de riz et de haricot. Par ailleurs, l’interaction inoculation de racines avec la coculture a des effets positifs sur la croissance de la plante et les teneurs en éléments nutritifs. D’une part, la biomasse sèche du riz la plus élevée, soit 0,516g, a été observée sur le traitement coculture avec inoculum racines de haricot. D’autre part, la combinaison coculture avec inoculum racines mixtes de riz et de haricota été plus performante en produisant des teneurs importantes en phosphore P= 1429 mg kg-1et en azote N= 20481 mg kg-1. Cependant, malgré la stimulation de la croissance des plants de haricot en coculture, les teneurs en azote et en phosphore de la partie aérienne sèche des plants de haricot ont été réduites de 5,5% et de 15%. Ceci est dû à l’effet de compétition entre les espèces en coexistence. De plus, l’interaction du système de culture associée avec inoculation de racines n’a pas eu d’effet significatif sur les teneurs en éléments nutritifs du haricot.

Dans le but de l’amélioration du rendement et de la récolte du haricot dans la région du Moyen Ouest de Madagascar, deux types d’essais ont été réalisés dans les parcelles multilocales de la zone, plus précisément dans la zone de betafo. L’essai 1 a eu comme objectif de voir les effets de doses croissantes de TSP apportées sur les caractéristiques physico-chimiques des sols des parcelles paysannes de la zone de Betafo et également d’avoir essayé d’évaluer les réponses des trois types de variétés du haricot sur les différentes doses de P2O5 au niveau de la formation de nodules. Malgré les problèmes d’attaques des mouches du haricot sur la culture, aucune étude n’a pas pu être réalisée sur la nodulation. Et le second essai a eu comme but d’évaluer les effets de doses croissantes de P2O5, d’apport de dolomie, et d’inoculation sur les caractéristiques physico-chimiques des sols, sur la formation de nodules et aussi sur la production de la biomasse aérienne. De fait, aussi bien pour l’essai 1 que l’essai 2, il a été vérifié que l’apport des doses croissant de TSP favorise l’augmentation des teneurs en P disponible dans le sol. Du point de la disponibilité de N dans le sol, c’était la variété locale qui a obtenu une teneur 8,68 mg de N-NH4+ kg-1 plus grande que la variété RIL 147 (7,23 mg de N-NH4+ kg-1) et RIL 115 (6,69 mg de N-NH4+ kg-1) même s’il n’y a pas eu une différence statistiquement significative (Pr=0,150). Mais au niveau de N- NO3- la variété RIL 115 a été la plus performante, elle a obtenue le N-NO3- avec une quantité significativement différente par rapport aux autres variétés utilisées. Par ailleurs, au niveau du pH des sols, l’acidité des sols a été encore constatée qui nécessiterait une correction bien appropriée. Afin d’évaluer les effets de l’inoculation avec rhizobium, une seule variété (RI- 5.2) a été utilisée. Ainsi les résultats montrent qu’il y a eu l’effet positif de l’inoculation sur la teneur en NH4+ disponible dans le sol (8,83 mg de N-NH4+ kg-1) par rapport à celui qui n’est pas traité avec inoculation (8,62 mg de N-NH4+ kg-1) même s’ils ne sont différents dans le test statistique. Mais la disponibilité de N-NO3- a été moins faible pour celui qui a été inoculé (7,50 mg de N-NO3- kg-1) par rapport à celui qui n’a pas été inoculé (9,08 mg de N-NO3- kg-1). En outre, il a été démontré même statistiquement que le fait d’inoculer la variété RI-5.2 a permis d’avoir une bonne formation de nodules puisque 26 nodules ont été obtenus avec inoculation contre 9 nodules à celui qui n’a pas été inoculé. Enfin, comme les sols ferralitiques de la zone caractérisés par l’acidité avec pH variant de 5,38 à 5,68, l’apport de la dolomie a présenté une grande nécessité en tant qu’amendement afin de corriger cette acidité du sol.

Décrire l’évolution des communautés de bactéries fixatrices d’azote ou de champignons endomycorhiziens à vésicules et à arbuscules, du rendement de production ainsi que les deux éléments nutritifs majeurs (azote et phosphore assimilable) des sols en fonction des différentes techniques de fertilisation et de la variété de haricot vert nain utilisée (variété 02 et variété 06) constitue l'objectif principal de ce travail. Les expérimentations ont été conduites dans deux localités différentes (Anstirabe et Analavory) qui servent de fermes de culture pour la société Lecofruit Madagascar. Les résultats ont montré que la fertilisation du sol avec le mélange de 900 Kg/ha de compost + 230 Kg/ha de phosphate + 300Kg/ha de potasse + 60kg/ha engrais 30 + 3kg/ha engrais 30 15 jours après le semi (IRD4) favorise à la fois le développement de l’association symbiotique fixatrice d’azote avec le taux de nodulation et un rendement de production significativement élevés par rapport aux autres traitements. Il a été également constaté qu’il existe un certain seuil (60Kg/ha d’engrais 30) concernant la teneur en fertilisant azoté tolérée pour l’établissement des symbioses racinaires et le rendement de production maximal. Ces effets ont été très marqués avec la variété 02 contrairement à la variété 06 qui elle a été plutôt favorable au développement des associations mycorhiziennes. Il faut donc dire que les deux variétés présentent des réponses et de comportements très différents vis-à-vis des fertilisants adoptés et leurs interactions avec les microorganismes du sol. Néanmoins, lors de cette étude, la communauté de champignons endomycorhiziens n’influence pas directement le rendement de culture du haricot contrairement aux communautés des bactéries fixatrices d’azote. Leur implication pourrait donc se situer au niveau de la protection de la plante contre les agents pathogènes ou l’acquisition des éléments nutritifs comme l’azote et le phosphore.

La pyriculariose, maladie fongique du riz (Oryza sativa) causée par Magnaporthe oryzae pouvant entrainer des pertes allant jusqu'à 100% des récoltes, est un problème majeur dans tous les pays qui cultivent cette céréale. A Madagascar, la lutte contre la pyriculariose fait l'objet de nombreux projets de recherche, notamment dans la région des Hautes Terres, la plus anthropisée du pays. Dans une optique de mise en place de nouveaux modèles d'agriculture durable dits agroécologiques, permettant de stabiliser les rendements agricoles tout en prenant en compte les dégâts des bio-agresseurs, le projet GARP (Gestion Agronomique de la Résistance du riz à la Pyriculariose) a été initié par le CIRAD en 2009 en France, au Brésil, en Bolivie et à Madagascar. Le but de ce projet est d'identifier les mécanismes mis en jeu dans l'interaction entre la résistance de la plante à la pyriculariose et les pratiques agronomiques. La démarche consiste à mesurer l'effet de systèmes d'intensification écologique, les Semis directs sur Couvert Végétal (SCV ; Capillon et Séguy, 2002), sur la dynamique du métabolisme de l'azote et sur la résistance de la plante à ses bio-agresseurs, par comparaison avec les systèmes de culture traditionnels avec labour. Le projet se compose de trois axes :  Mesurer l'effet des systèmes de culture sur la pyriculariose (expérimentation agronomique comparant des SCV avec des systèmes traditionnels)  Etudier les relations entre nutrition azotée et sensibilité à la pyriculariose  Etudier les mécanismes d'interactions entre métabolisme de l'azote et mécanismes de défense de la plante Afin de mener à bien ces trois tâches, le projet GARP a été mis en place pour une durée de cinq campagnes successives (2009 à 2014), au cours desquelles des suivis épidémiologiques ainsi que des mesures du statut azoté des plantes, du développement du couvert végétal et de rendement ont été réalisées. Du fait de la variété de ces mesures, ce projet se caractérise par une approche transversale, du champ au laboratoire. Mon travail a consisté d'une part à participer à la campagne 2012-2013 sur les essais, en effectuant des notations au champ, et d'autre part à rendre opérationnelle la base de données initiée dans le projet afin de faire une synthèse des données collectées au cours des quatre premières années. Afin de pouvoir analyser l'ensemble des données, j'ai également travaillé en collaboration avec les statisticiens impliqués dans GARP pour tester nos hypothèses de travail. L'objectif de ce rapport est de présenter une analyse synthétique des résultats des essais menés à Madagascar dans le cadre du projet GARP. Dans un premier temps, j'exposerai les connaissances actuelles sur les interactions entre les pratiques agronomiques de culture du riz pluvial et l’épidémiologie de la pyriculariose. Cette partie aboutira à l'établissement des hypothèses de travail et à la problématique de l'étude. Je détaillerai alors la démarche expérimentale suivie lors des différents essais au champ. La troisième partie présentera les résultats statistiques des suivis, qui seront discutés.

La saturation des bas-fonds et la croissance démographique ont conduit les agriculteurs à cultiver sur les « tanety ». Cependant, les sols ferrallitiques des tanety sont caractérisés par leur acidité et leur faible disponibilité en phosphore (P) qui vont certainement limiter la production agricole. Ainsi une expérimentation en serre a été menée dans le but de déterminer le système de culture intéressante d‟une part et la dose des fertilisants azotés et phosphaté (N et P) efficace d‟autre part pour obtenir le plus de biomasse mais et la meilleure disponibilité de N et P du sol. Du riz et du haricot ont été cultivé en association et en monoculture avec l‟apport de N et de P dont les doses ont été de 0, 20 et 60 kg ha-1. Les résultats ont montré que chez le riz, l‟association a diminué la biomasse, le N et P prélevés par la plante. Par contre chez le haricot, un effet positif sur la biomasse, le N et P prélevé par la plante ainsi que sur la teneur en nitrate et ammonium du sol ont été constatés. Ensuite, l‟association a augmenté la teneur en P résine dans la rhizosphère des deux plantes. Enfin, la dose croissante de N a eu un effet d‟augmentation du N prélevé par les plantes et la teneur en ammonium des sols rhizosphériques. La fertilisation azotée a induit aussi à une augmentation d‟assimilation de P chez les plantes ainsi que l‟augmentation du P résine de la rhizosphère du haricot. L‟apport de P a favorisé l‟augmentation du prélèvement de l‟azote chez les deux plantes ainsi que la teneur en ammonium de la rhizosphère du haricot. Par ailleurs, le prélèvement en P par les plantes ainsi que le P résine dans les rhizosphères de deux plantes ont augmenté avec la dose croissante de P

La saturation des bas-fonds et lacroissance démographique ont conduit les agriculteurs à cultiver sur les « tanety ». Cependant, les sols ferrallitiques des tanety sont caractérisés par leur acidité et leur faible disponibilité en phosphore (P) qui vont certainement limiter la productionagricole. Ainsi une expérimentation en serre a été menée dans le but de déterminer le système de culture intéressante d‟une part et la dose des fertilisants azotés et phosphaté (N et P) efficace d‟autre part pour obtenir le plus de biomasse mais et la meilleure disponibilité de N et P du sol. Du riz et du haricot ont été cultivé en association et en monoculture avec l‟apport de N et de P dont les doses ont été de 0, 20 et 60 kg ha-1. Les résultats ont montré que chez le riz, l‟association a diminué la biomasse, le N et P prélevés par la plante. Par contre chez le haricot, un effet positif sur la biomasse, le N et P prélevé par la plante ainsi que sur la teneur en nitrate et ammonium du sol ont été constatés. Ensuite, l‟association a augmenté la teneur en P résine dans la rhizosphère des deux plantes. Enfin, la dose croissante de N a eu un effet d‟augmentation du N prélevé par les plantes et la teneur en ammonium des sols rhizosphériques. La fertilisation azotée a induit aussi à une augmentation d‟assimilation de P chez les plantes ainsi que l‟augmentation du P résine de la rhizosphère du haricot. L‟apport de P a favorisé l‟augmentation du prélèvement de l‟azote chez les deux plantes ainsi que la teneur en ammonium de la rhizosphère du haricot. Par ailleurs, le prélèvement en P par les plantes ainsi que le P résine dans les rhizosphères de deux plantes ont augmenté avec la dose croissante de P

Stocker de la matière organique dans le sol permet d’améliorer ses propriétés physico- chimiques et d’augmenter sa fertilité. Cette étude ayant comme objet d’établir une ligne de base « carbone et azote » dans le Moyen-Ouest du Vakinankaratra, vise à déterminer les stocks de carbone et d'azote des sols de la région. Deux principaux systèmes ont été étudiés sur cent parcelles paysannes: 46 parcelles conduites sous pratiques agro-écologiques (SCV sous Stylosanthès) ; 54 sous système conventionnel de labour. Les résultats montrent que pour l’horizon 0-10 cm, les teneurs et les stocks de carbone sont plus élevés sous SCV que sous système conventionnel, avec, respectivement, des teneurs de 20,92 g C kg-1 sol et 17,44gC kg- 1 sol et des stocks de 23,08 Mg C ha-1 et 19,59 Mg C ha-1. Ceci est attribué essentiellement aux quantités plus importantes de résidus organiques restitués par le SCV que par le système conventionnel. Une partie de cette différence peut être aussi expliquée par un contrôle plus marqué des pertes de carbone par érosion sous SCV. Toutefois, pour l’ensemble de l’horizon 0-30cm, aucun effet du SCV n’est observé. Cette absence d’effet est due au fait que l’horizon de surface est une zone de concentration des débris végétaux sources de matière organique. Or cette teneur diminue au fur et à mesure que l'on descend en profondeur. Les teneurs et stocks d’azote du sol sont également plus élevés sous SCV que sous conventionnel tant en surface qu’en profondeur avec des teneurs de 1,60 g N kg-1 en surface sous SCV contre 1,27 g N kg-1 sous conventionnel. A 0-30cm, les stocks d’azote sont de 4,16 Mg N ha-1 pour le SCV et 3,27 Mg N ha-1 en système conventionnel. La différence entre les deux systèmes est surtout liée à la nature de la plante de couverture qui est une légumineuse.

Cette recherche consiste à caractériser l’effet de la dégradation de la couverture végétale sur l’offre en azote et l’émergence des adventices en agriculture de conservation au lac Alaotra. Elle a été menée sur deux dispositifs expérimentaux sous pluies naturelles. Le premier dispositif permet d’évaluer la dégradation des résidus de différents systèmes de cultures sur couverture végétale selon deux modes de gestion du sol. La méthode des litter- bags est effectuée périodiquement depuis le début de campagne agricole jusqu’à la récolte. Le deuxième dispositif permet de suivre l’émergence des adventices par comparaison de huit taux de couverture de stylosanthes et huit taux de couverture de maïs décomposé avec de la dolique. Les résultats obtenus montrent nettement qu’à la fin du cycle cultural les résidus portés en SCV se dégradent jusqu’à 40% de sa masse initiale cas du riz ,45% pour le stylosanthes et 55% en maïs+dolique. En général, en fin de campagne, le pourcentage de résidus de type différent restant dans les litter-bags laissés à la surface du sol est en moyenne de 45% de leur masse initiale. Par contre, il n’en reste que 25% de la masse initiale des résidus enfouis au labour. La quantité d’azote fournie par les résidus varie en fonction de leur nature et non du mode de gestion du sol. Quant à l’émergence des adventices, la différence entre les taux de couverture n’est observée qu’à partir d’un taux de 90% pour les mulchs de maïs+dolique et 99% ceux des stylosanthes. Par rapport à un sol nu, elle est quatre fois moins sur des parcelles couvertes à 99%.

Cette recherche consiste à caractériser l’effet de la dégradation de la couverture végétale sur l’offre en azote et l’émergence des adventices en agriculture de conservation au lac Alaotra. Elle a été menée sur deux dispositifs expérimentaux sous pluies naturelles. Le premier dispositif permet d’évaluer la dégradation des résidus de différents systèmes de cultures sur couverture végétale selon deux modes de gestion du sol. La méthode des litter-bags est effectuée périodiquement depuis le début de campagne agricole jusqu’à la récolte. Le deuxième dispositif permet de suivre l’émergence des adventices par comparaison de huit taux de couverture de stylosanthes et huit taux de couverture de maïs décomposé avec de la dolique. Les résultats obtenus montrent nettement qu’à la fin du cycle cultural les résidus portés en SCV se dégradent jusqu’à 40% de sa masse initiale cas du riz ,45% pour le stylosanthes et 55% en maïs+dolique. En général, en fin de campagne, le pourcentage de résidus de type différent restant dans les litter-bags laissés à la surface du sol est en moyenne de 45% de leur masse initiale. Par contre, il n’en reste que 25% de la masse initiale des résidus enfouis au labour. La quantité d’azote fournie par les résidus varie en fonction de leur nature et non du mode de gestion du sol. Quant à l’émergence des adventices, la différence entre les taux de couverture n’est observée qu’à partir d’un taux de 90% pour les mulchs de maïs+dolique et 99% ceux des stylosanthes. Par rapport à un sol nu, elle est quatre fois moins sur des parcelles couvertes à 99%.