par Lalaina Ranaivoson, Aude Ripoche, François Affholder, Gatien Falconnier et Louise Leroux, La conversation
Éradiquer la faim d’ici 2030 est l’un des objectifs de développement durable fixés par l’ONU. Il s’agit d’un énorme défi en Afrique subsaharienne, où un tiers de tous les ménages sont encore exposés à l’insécurité alimentaire. Pour répondre à la demande de la population africaine en croissance rapide, il existe un large consensus sur le fait que les agriculteurs doivent stimuler rendements céréaliers.
Les rendements des cultures dans la région sont sévèrement limités par des sols appauvris, après des décennies de cultures acharnées avec une fertilisation insuffisante. En effet, les agriculteurs africains ont du mal à accéder à des engrais minéraux abordables, tandis qu’un manque de biomasse met également les engrais organiques hors de portée.
Actuellement, la quantité d’apport d’azote devrait être multipliée par 15 pour produire les rendements des cultures céréalières nécessaires à la sécurité alimentaire.
Les précieux nutriments des engrais verts
Les engrais minéraux offrent une solution pour injecter de l’azote dans les cultures. S’ils sont cruciaux pour améliorer les rendements des cultures céréalières, ils peuvent néanmoins nuire à l’environnement s’ils sont utilisés en excès, et sont souvent trop coûteux pour les agriculteurs. La guerre en Ukraine n’a fait qu’aggraver la pénurie d’engrais dans la région, même si les prix se sont stabilisés depuis leur pic en 2022.
Une autre méthode de fertilisation vise à exploiter l’azote des légumineuses. Grâce à des bactéries symbiotiques, ces plantes ont la capacité unique de fixer l’azote présent dans l’atmosphère à leurs tissus. Pour la sécuriser pour les cultures céréalières, les agriculteurs peuvent adopter une technique consistant à cultiver des légumineuses et à enfoncer leurs résidus dans le sol avant de semer les graines de céréales.
Cet effet est bien connu dans les systèmes tempérés et tropicaux, mais peut varier considérablement d’une année à l’autre. Dans les cas où il y a une augmentation brutale de la température, les résidus de légumineuses se décomposeront plus rapidement, tandis que de fortes pluies peuvent provoquer le lessivage de l’azote obtenu par la décomposition des résidus.
Engrais, climat et riziculture à Madagascar
Depuis plus de 20 ans, le FOFIFA (Institut de recherche agronomique de Madagascar) et le Cirad explorent différentes pistes visant à intensifier durablement la production agricole à Madagascar et à lutter contre la pauvreté.
Dans une étude récente, nous avons étudié la possibilité d’augmenter les rendements d’une rizière pluviale à Madagascar en remplaçant une partie des engrais minéraux par de l’engrais vert. Le politique d’état du pays prévoit une augmentation de la production de riz afin d’assurer l’autosuffisance alimentaire du pays.
La saturation des plaines inondables utilisées pour le riz irrigué et l’émergence de variétés de riz pluvial ont conduit de nombreux agriculteurs à adopter la riziculture pluviale dans les hautes terres de Madagascar.
Cependant, ils obtiennent actuellement une rendement moyen de 1,6 t/hace qui est bien en deçà du rendement maximal de l’ordre de 4 à 6 t/ha que l’on peut obtenir en station de recherche en conditions expérimentales, c’est-à-dire lorsque les nutriments ne sont pas limités et lorsque les ravageurs – insectes, maladies, adventices – sont maîtrisés.
Mucuna et Crotalaria
Dans notre expérience, l’engrais vert cultivé était une combinaison de légumineuses « Mucuna » et « Crotalaria ». Grâce à leur croissance complémentaire et à leurs structures aériennes, ces deux plantes peuvent produire une grande quantité de biomasse végétale et ainsi fixer l’azote atmosphérique. Cet engrais vert a été cultivé pendant la saison des pluies la première année d’une rotation de deux ans basée sur le riz pluvial, et les résidus ont ensuite été incorporés dans le sol, avant le travail du sol et le semis du riz pour la campagne agricole suivante.
La rotation a été répétée deux fois pour les besoins de l’expérience et comparée à la monoculture du riz. Nous avons effectué un suivi approfondi de cette expérience, mesurant la quantité d’azote dans le sol et les plantes, la dynamique de croissance du riz, la biomasse produite et le rendement en grains. Les données recueillies nous ont permis d’adapter un modèle de simulation de culture au cas du riz pluvial à Madagascar, afin de reproduire l’impact de l’incorporation et de la décomposition des engrais verts sur la croissance du riz.
Un modèle prometteur
Le modèle nous a ensuite permis d’explorer les avantages potentiels des engrais verts pour la croissance du riz, pour 24 saisons rizicoles hypothétiques, construites à partir de mesures climatiques correspondant à notre région d’étude, pour la période de 1994 à 2018. Dans cette expérience virtuelle, nous avons quantité d’engrais vert incorporée au sol avant la riziculture à 6 t/ha (soit 140 kg d’azote), en fonction des résultats obtenus au champ.
Nos résultats ont montré que la culture et l’intégration d’engrais verts permettaient de réduire les engrais minéraux nécessaires à l’amélioration des rendements du riz. Nous fixons le rendement cible à 3,7 t/ha, soit 75% du rendement maximum obtenu dans les expériences en station. Nous y sommes parvenus avec 40 kg/ha d’azote apporté par les engrais minéraux lors de l’ajout d’engrais verts au sol. A titre de comparaison, plus du double de cette quantité, soit 100 kg/ha, a été nécessaire sans l’utilisation d’engrais verts.
Des compromis à faire
Cette pratique prometteuse nécessite néanmoins des ajustements considérables pour la rendre attractive pour les exploitations familiales malgaches. Trois aspects essentiels doivent être pris en considération.
Tout d’abord, et comme indiqué précédemment, les fortes pluies réduiront les avantages de l’engrais vert sur la productivité du riz. Pour y faire face, les agriculteurs devront gérer de manière dynamique les résidus et les engrais et les adapter aux cultures individuelles.
Ensuite, les gains liés à l’utilisation d’engrais verts ne compensent pas entièrement les pertes résultant de sa culture. Dans le processus, les agriculteurs doivent utiliser une partie de la terre qui servirait autrement à cultiver du riz pour l’autosuffisance. La rotation des cultures remédie à ce problème, en plus d’aider (contrôler les ravageurs, les nématodes et les mauvaises herbes, augmenter la fertilité des sols au fil du temps et maintenir la biodiversité).
Enfin, les résidus de récolte sont généralement laissés sur les terres pour être pâturés par le bétail de la région. Des solutions alternatives sont donc nécessaires pour nourrir le bétail, et des filières adaptées doivent être développées pour garantir l’approvisionnement de ces agriculteurs, souvent éloignés de toute infrastructure. Il est également essentiel de s’assurer à nouveau que des mécanismes existent pour compenser ces dépenses supplémentaires pour les exploitations agricoles, dont la majorité vit de moins de 540 euros par an par actif agricole.
Légumineuses à double usage
Les obstacles liés à la pluviométrie peuvent être surmontés en ajustant les dates d’incorporation des engrais verts et de semis du riz. Le modèle que nous avons calibré peut aider à faire ce type d’évaluation in silico.
De même, les agriculteurs n’ont pas à choisir entre la sécurité alimentaire et les engrais. Certaines cultures de légumineuses, telles que les arachides, peuvent être utilisées à la fois comme engrais vert et comme nourriture pour les agriculteurs. Des expérimentations en Afrique australe se concentrent actuellement sur l’évaluation de ces rotations de cultures de légumineuses « duales ». Cependant, il est important de s’assurer qu’il existe un marché pour ces produits avec un prix suffisamment élevé.
Le temps presse, mais nous sommes convaincus qu’un changement peut intervenir rapidement pour transformer le système actuel de production céréalière vers plus de productivité et de durabilité. Des solutions existent, notamment les engrais verts, mais les agents de vulgarisation, les chercheurs, les acteurs de la chaîne de valeur et les décideurs politiques doivent aider les agriculteurs à investir dans ces techniques qui maximiseront la production à court terme, mais seront plus durables à long terme.
Les dernières décennies ont vu l’émergence de nombreux chercheurs africains talentueux. C’est maintenant aux dirigeants de prendre les décisions.
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.