La culture du riz pluvial est en plein essor sur les Hautes-Terres centrales de Madagascar depuis la diffusion de variétés adaptées à l’altitude. Pour pallier au risque d’érosion lié à la mise en culture des collines (tanety), des systèmes en agriculture de conservation, les SCV, sont à l’étude pour accompagner la riziculture pluviale. Au cours d’études antérieures, il est apparu que ces systèmes pourraient avoir un impact sur la sensibilité du riz à une maladie fongique dévastatrice, la pyriculariose, en interaction avec la fertilisation azotée. Le projet GARP a été mis en place afin d’étudier et de comprendre, dans différents pays, les relations entre système de culture, fertilisation azotée et sensibilité à la pyriculariose. A Madagascar, deux sites d’expérimentation ont été utilisés pour cette étude: le site d’Andranomanelatra situé en haute altitude et le site d’Ivory situé en moyenne altitude dans le Moyen-Ouest d’Antsirabe. Mon stage, qui s’est déroulé pendant la quatrième année du projet, avait pour objectif de faire un bilan des résultats obtenus depuis 2010 et de mettre en évidence les interactions entre système de culture, fertilisation azotée et pyriculariose. D’après les résultats les plantes sont moins touchées par la pyriculariose avec le système de culture SCV et l’apport d’azote favorise la maladie. Cependant peu d’interactions entre les effets du système et ceux de l’apport d’azote minéral ont pu être mises en évidence, laissant penser que l’effet du système sur la sensibilité à la pyriculariose ne passe pas nécessairement par une modification de la dynamique de l’azote. Plusieurs hypothèses ont pu être formulées, comme la modification de la croissance des plantes.

In the mid-altitude zones of Madagascar, croppingsystems based on direct seeding, with a cover crop and crop rotation, have been disseminated on smallholdings since the turn of the century with a degree of success. In order to disseminate these new cropping patterns, CIRAD and its development partners in Madagascar have developed modelling tools to monitor and assess activities through a DSS (Decision Support System). For developers, these tools provide decision-support in the technological choices to be implemented depending on their physical environment and their type of farm.

A Madagascar, l’agriculture a connu de multiples mutations et doit à présent se confronter à de nouveaux défis. Dans la région particulière du Lac Alaotra, considérée comme le grenier à riz de Madagascar,les mutations agricoles ont été rythmées par des changements successifs de gouvernement, par l’arrivée de migrants et par les projets d e développement divers (étatiques ou privés) depuis 1897 (Penot, 2009). A présent, un des défis majeurs pour cette région consiste en l’augmentation de la production pour faire face à la croissance démographique. La réduction de la pauvreté à Madagascar passe par une amélioration de la productivité agricole, la diversification des cultures et des activités, un meilleur accès au marché tout en préservant les ressources naturelles. Ces objectifs se retrouvent dans le concept de développement durable. Dans sa définition la plus communément admise, introduite par le rapport Bruntland (1987) et adoptée lors de la conférence de Rio (1992), le développement durable est caractérisé comme «un mode de développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à satisfaire les leurs» (Rio, 1992). L’application de ce concept aux systèmes de production agricoles constitue un enjeu important, qui encourage les différents acteurs du développement à réfléchir à de nouveaux modes de culture plus durables. Dans cette optique, des systèmes innovants basés sur l’Agriculture de Conservation (AC) ont été diffusés à Madagascar. Cela implique de considérer les mécanismes de prise de décision des paysans qui essayent d’assurer leur subsistance. La notion de subsistance en agriculture englobe l’ensemble des activités et des moyens employés par un paysan pour subvenir à ses propres besoins élémentaires et à ceux de sa famille. Un système de subsistance est durable « s’il arrive à satisfaire les besoins actuels et à surmonter d’éventuels chocs tout en maintenant les ressources à long terme» (Nambena, 2004). L’évaluation de la durabilité des systèmes de culture doit alors considérer la dimension environnementale mais aussi les aspects économiques et sociaux qui guident les décisions des paysans dans leur recherche de subsistance. Le projet PEPITES (ANR SYSTERRA) a pour but de produire des connaissances sur les processus écologiques en lien avec l’agriculture de conservation, ainsi que sur les processus d’innovation et de diffusion. Un premier stage a été effectué en 2010 (Daudin, 2010) dans le cadre de la tâche 4 du projet PEPITES destinée à «mettre au point des méthodes d’évaluation ex ante, multicritères et multi-acteurs, des performances de systèmes de culture innovants» (Descriptif du projet PEPITES, 2008). Ce stage a conduit à la conception d’un modèle inspiré de l’outil d’évaluation de la durabilité des systèmes innovants du nord de l’Europe, MASC (Multi-Attribute Assessment of the Sustainability of Cropping Systems) (Sadok et al.,2009) Ce modèle est appliqué aux systèmes de culture basés sur le riz pluvial dans le Vakinankaratra. Si cette région semble idéale pour concevoir le modèle, de par les nombreuses études qui y ont été réalisées, elle ne permet pas, en revanche, de valider les résultats avec des données paysannes vu la faible diffusion de l’agriculture de conservation chez les agriculteurs.

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 17,44g C kg-1sol et des stocks de23,08 Mg C ha-1et 19,59 Mg C ha-1. Ceciest 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 1,60g N kg-1 en surface sous SCV contre 1,27 gN kg-1 sous conventionnel.A 0-30cm, les stocks d’azote sont de 4,16 Mg N ha-1pour le SCV et 3,27 Mg N ha-1en système conventionnel. La différence entre les deux systèmes est surtout liée à la nature de la plante de couverture qui est une légumineuse.

Le système de culture sous couverture végétale (SCV) est un système innovateur en matière d’agriculture surtout dans la région du Lac Alaotra. Plusieurs opérateurs associés activent nos paysans à s’adapter à cette technique grâce à des rendements attractifs et une réduction considérable de la pénibilité des travaux. Plusieurs espèces de plantes sont utilisées comme couverture végétale morte ou vive notamment Stylosanthes guianensis(Stylosanthes), Brachiaria sp.(Brachiaria), Vigna unguiculata(Niébé), Vicia villosa(Vesce), Dolichos lablab(Dolique). Ces végétaux sont cultivés seuls ou en association pour procurer au sol une couverture permanente avant la mise en culture prochaine. La quantité de biomasse produite pouvant atteindre 10 tonnes à l’hectare témoigne de leur qualité en tant que couverture végétale. La dolique procure la meilleure couverture parmi toutes ces espèces. Mais, ils peuvent également servir de ration de base pour les animaux dont les vaches laitières, à titre complémentaire, lors des périodes de déficit en nourriture. L’analyse par spectroscopie du proche infrarouge ou SPIR a déterminé la valeur alimentaire et de la composition chimique pour comprendre leur qualité en alimentation animale. La production laitière, variant de 3 à 7 kilogrammes par jour selon les plantes, est acceptable mais la ration doit être corrigée pour être équilibrée.

Située dans la partie occidentale de l'océan Indien, Madagascar est la quatrième plus grande île du monde avec une superficie supérieure à celle de la France. Avec 2/3 de la population en dessous du seuil de pauvreté, Madagascar compte parmi les pays les plus pauvres du monde. 80% de la population active travaille dans le secteur agricole, qui revêt donc une importance majeure pour le pays. Le riz constitue l’aliment de base des Malgaches. Les paysans des hauts plateaux sont parmi les principaux producteurs de riz avec 36% de la production nationale (Penot et al., 2009). Cependant, l'accès à des rizières irriguées devient de plus en plus limité pour les agriculteurs du fait de l’héritage qui divise les surfaces des exploitations. Parallèlement, la forte croissance démographique (3% par an environ) augmente considérablement la demande alimentaire. Les hauts plateaux culminant à plus de 1 700 mètres d’altitude, les conditions climatiques limitent fortement les rendements. C’est pourquoi l’agriculture parvient de plus en plus difficilement à assurer l’autosuffisance et la sécurité alimentaire dans cette région. Les agriculteurs manquent de moyens pour investir et intensifier la production, aussi se tournent-ils vers la mise en culture des collines non irriguées : les tanety. Le riz pluvial peut être cultivé sans irrigation, des variétés d’altitude sont diffusées depuis 1980 par le CIRAD1 et le FOFIFA2. Elles permettent l’extension de la production de riz aux tanety mais celle-ci augmente le risque d’érosion des pentes. Les sols fragilisés par l’agriculture sont emportés par les fortes pluies, ce qui aboutit à une perte importante de fertilité du sol voire à l’ensablement des bas fonds. En réponse à ces difficultés, des ONG telles que TAFA3 diffusent depuis la fin des années 90 des systèmes basés sur le semis direct sous couvert végétal (SCV) dont l’une des particularités est l’absence de travail du sol. Ces systèmes visent à protéger le sol des eaux de pluie et à maîtriser les adventices via une couverture végétale du sol. Leur diffusion rencontre elle aussi des difficultés, notamment à cause des conditions climatiques qui limitent la formation d’une biomasse suffisante pour assurer une couverture efficace.

A Madagascar, le développement durable de la riziculture pluviale passe par la mise au point de systèmes de culture performants conservant la fertilité du sol et respectant l'environnement. Notre étude est une infime partie de ces recherches. Elle a été réalisée sur le dispositif expérimental de l’URP/ SCRiD à Andranomanelatra. L’évaluation de systèmes de culture à base de riz pluvial intégrant des plantes fourragères est intéressante car ces systèmes pourraient fournir au producteur à la fois une production vivrière et une production fourragère, tout en maintenant son capital sol. Notre recherche nous a conduit à faire différentes mesures au sein du dispositif pour chaque système étudié : - les relations (compétition / complémentarité) ent re plantes associées : mesures au cours du cycle de la hauteur du riz et du maïs, de la nut rition azotée du riz (SPAD) - les rendements et leurs composantes - les biomasses produites - les quantités de résidus restant sur la parcelle à la fin de la saison froide Les résultats ne nous ont pas montré d’effet net de la fertilisation sur le riz, par contre l’effet est significatif sur le maïs. Pour le riz, le passage de conditions météorologiques défavorables (vent, basses températures) lors de la période autour de la floraison a eu pour conséquence de très faibles rendements (entre 0,74 et 1,34 t/ha) dus à de faibles pourcentages de grains pleins. Nous avons observé que ce sont les systèmes S1 et S2 en labour qui donnent les meilleurs rendements, ainsi que le riz associé avec la vesce semée 1 mois après le riz. Mais l’association avec l’éleusine est très intéressante car elle semble très favorable au riz (plus fort nombre de panicules par m²). Pour le maïs, c’est le S2 labour qui présente la plus forte valeur de rendement atteignant 3,5 t/ha et la plus forte biomasse au total (5,9 t/ha, cannes plus plantes associées). Entre associations, le meilleur rendement est observé avec l’association lupin semis en simultané, et le plus faible avec l’association avec Brachiaria. La production de biomasse de la plante associée la plus forte est liée avec le rendement le plus faible (cas du radis avec le riz et cas du brachiaria avec le maïs). La réalisation de coupes des couvertures les plus envahissantes, en plus de limiter la concurrence avec la culture principale, permettrait d’exporter de la biomasse pour l’élevage

Etudier les interactions des organes aériens et souterrains d’un peuplement de riz pluvial permet d’avoir une vue intégrée du fonctionnement de la plante. Modéliser son unité d’approvisionnement de matières premières eau et éléments nutritifs est une approche plus qu’essentielle, avec son unité de transformation par la photosynthèse, pour prévoir et améliorer sa production. L’objectif des études sur le riz pluvial demeure ainsi l’augmentation de sa productivité, afin de répondre au besoin de consommation de l’humanité qui ne cesse d’augmenter. Notre étude concerne la modélisation du fonctionnement du système racinaire du riz pluvial à partir des paramètres physiques de l’enracinement tel que la biomasse racinaire, la densité de longueur racinaire, le diamètre moyen des racines et le taux d’exploration racinaire du sol pour les macro éléments. L’approche adoptée est la caractérisation de l’architecture racinaire par la méthode de cartographie, et l’adaptation du modèle de maïs développé par Chopart et Siband, sur la variété du riz pluvial F161 par des mesures de prélèvement du système sol-racine. L’expérimentation a été menée sur le site d’expérimentation de l’URP SCRiD à Antsirabe (Madagascar), pour qui le riz pluvial constitue la principale culture d’étude. Un seul prélèvement a été fait au stade fin floraison à 130 jours après semis, sur deux systèmes de gestion du sol : système conventionnel labouré et système agroécologique sous couverture végétale en semi-direct. A ce stade le développement racinaire est à son maximum. En comparaison des données obtenues en 1998 et en 1999, en Cote d’ivoire sur le riz pluvial, nous avons pu définir un coefficient de passage identique des nombres d’impacts racinaires vers la longueur racinaire. Par contre nous n’avons pas pu vérifier la variabilité du coefficient expérimental CE en fonction de l’age de la plante car nous n’avons fait q’un prélèvement ponctuel. Il est donc retenu pour notre étude un coefficient de correction qui est une fonction linéaire de la position (DP) du point d’observation à la base de la plante. L’application du modèle est ensuite faite pour définir les paramètres d’enracinement. Les résultats obtenus n’ont pas encore pu exprimer l’effet du mode de gestion du sol sur le système racinaire du sol, les systèmes étant encore mis en place récemment. En fonction du niveau de fumure, la meilleure réponse du peuplement cultivé sur l’importance de la densité de longueur racinaire est obtenue sur le système R3SCV. Le niveau de fumure ne présente pas par contre une influence sur l’évolution du front racinaire certainement plus variable avec le régime hydrique de la culture. Le système racinaire du riz pluvial F161 présente donc une bonne plasticité d’adaptation aux conditions hydrique et édaphique du système de culture. Des études supplémentaires doivent cependant être conduites pour valider les formules obtenues et suivre la dynamique de l’enracinement. Les paramètres d’enracinement devraient être plus conséquents à chaque stade physiologique de la plante et en fonction de la fertilisation et du mode de gestion du sol de la riziculture pluviale, effet qu’on n'a pas pu vérifier avec une observation ponctuelle.

Le programme de travail 1997-1998 mené par Tafa sur convention avec le CROS (Comité Régional d'Orientation et de Suivi s'est déroulé dans la continuité des actions engagées les années précédentes (cf biblio en annexe) Les opérations Les principales opérations alors mises en place ont été reconduites: • l'opération 1 «systèmes de cultures alimentaires associées à des légumineuses de couverture)) permet l'étude de production de céréales, de leur fumure ainsi que la constitution d'un système à couverture permanente du sol: • l'opération 2 «diversification, association de cultures alimentaires avec et sans coton}) permet d'étudier comment répartir les risques climatiques et économiques en pratiquant diversification, assolement et rotation sur des parcelles d'agriculture stabilisée; • les opérations 3 et 4 permettent de comparer les performances de nouveaux itinéraires techniques: coutrier - herbicide, semis direct - couverture permanente, avec celles des techniques de labour sarclage préconisées traditionnellement; • les collections de mil, vigna, soja ont été maintenues.

La saison 1996-1997 était la troisième campagne d'expérimentation sur les systèmes de culture du Sud Ouest malgache. Un réseau de 5 sites en agriculture pluviale et 3 sites sur nappe ou irrigué a notamment permis de confirmer l'intérêt des techniques de semis direct avec couverture permanente et de proposer un schéma de mise en place de système utilisant ces techniques. Les rendements, les coûts de production, les temps de travaux ont systématiquement été enregistrés pour permettre d'apprécier l'intérêt de ces techniques ainsi que la variabilité de cet intérêt dans l'espace.