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BASE Biotechnol. Agron. Soc. Environ.201620(2),171-182

Effetdelagestiondesfeuillesd’élagagedupalmieràhuilesurlestockdecarboneetlespropriétésphysico-chimiquesdusoldanslespalmeraiesvillageoisesduBéninHervéNonwègnonSayimiAholoukpè(1),GuillaumeLucienAmadji(2),DidierBlavet(3),Jean-LucChotte(3),PhilippeDeleporte(4),BernardDubos(5),AlbertFlori(5),ChristopheJourdan(4)(1)CentredeRecherchesagricolesPlantesPérennes.INRAB.BP01Pobè(Bénin).E-mail:[email protected](2)Universitéd’Abomey-Calavi.FacultédesSciencesagronomiques.BP526.Cotonou(Bénin).(3)IRD.UMRÉco&Sols.2,PlaceViala.F-34060MontpellierCedex2(France).(4)CIRAD.UMRÉco&Sols.2,PlaceViala.F-34060MontpellierCedex2(France).(5)CIRAD.UPRSystèmesdePérennes.AvenueAgropolis.F-34398MontpellierCedex5(France).

Reçule29avril2015,acceptéle12novembre2015.

Description du sujet.AuBénin,laculturedupalmieràhuileestlargementrépandueenmilieuvillageois.L’étudeportesurl’impactdurecyclagedesfeuillesd’élagagesurlespropriétésdusoldespalmeraies.Objectifs.Évaluer l’effetdedeuxmodesdegestiondesfeuillesélaguéesdans lapalmeraiesur lestockdecarboneet lespropriétésphysico-chimiquesdusol.Méthode.Sixpalmeraiesvillageoisesdedeuxclassesd’âges(7-12anset13-24ans)ontétéretenuesdanslesud-estduBéninafindecomparerlespropriétésdusoldedeuxzones:leszonesderestitutiontotaledesfeuillesd’élagage(RT)etcellesderestitutionnulledesfeuilles(RN)représentantletémoin.Danschaquepalmeraie,lesolsouschaquemodalitéderecyclagedesfeuillesaétéprélevé,surfosses,jusqu’à50cmdeprofondeuràproximitédesixpalmiers.Lespropriétésdusolontétédéterminéespardesméthodesd’analyseconventionnellesetparlaspectroscopieprocheinfrarouge.Résultats. Les stocks de carbone et d’azote sousRT à l’âge adulte sont de 58Mg.ha-1 et 4,3Mg.ha-1, respectivement etsontsignificativementsupérieursauxstocksdanstouslesautrestraitements(34,6MgC.ha-1et2,9MgN.ha-1).Lerecyclagedesfeuillesaaméliorélafertilitédusoljusqu’à20cmdeprofondeurdanslespalmeraiesadultes.Laporositéetladensitéapparentedusolontétéaussiaméliorées.Conclusions.Lagestiondesfeuillesélaguéesdanslespalmeraiesmodifielespropriétésdusolquisontnettementamélioréesensurfaceaprès10ansderecyclagedesfeuilles.Mots-clés.Elaeis guineensis,pratiqueculturale,éliminationdesfeuilles,propriétésphysico-chimiquesdusol,carbone,azote,fertilitédusol,Bénin.

Effect of management of pruned fronds of oil palm on soil carbon stock and soil physico-chemical properties in Beninese smallholder plantationsDescription of the subject. InBenin,oilpalmplantationsarewidelymanagedbysmallholderfarmers.Thestudyaddressestheimpactonsoilpropertiesoftherecyclingofprunedfrondsfromthesetrees.Objectives. The study aims to assess the effect of twomodesofmanagementof pruned frondson the carbon stock andphysico-chemicalpropertiesofsoil.Method. Sixoilpalmplantationswereselected to represent twoageclasses (7-12yearsand13-24years) insoutheasternBenin.Theywereusedtocomparethesoilpropertiesoftwoareas:theareasoftotalrecyclingofprunedfronds(TR)andtheareasofnorecyclingofthefronds(NR),whichrepresentedthecontrol.Ineachplantation,soilsampleswerecollectedunderthetwotreatments,fromholesofupto50cmdepth,nearsixoilpalmtrees.Thesoilpropertiesweredeterminedusingconventionallaboratorymethodsandnear-infraredspectroscopymethod.Results. CarbonandnitrogenstocksunderTRofadultplantationswere58Mg.ha-1and4.3Mg.ha-1,respectively,andweresignificantlyhigherthanthestocksinallothertreatments(34.6MgC.ha-1and2.9MgN.ha-1).Recyclingofprunedfronds

172 Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 201620(2),171-182 AholoukpèH.N.S.,AmadjiG.L.,BlavetD.etal.

1. INTRODUCTION

Le palmier à huile (Elaeis guineensis) cultivé sousles latitudes tropicales et subtropicales humides,est l’oléagineux ayant le rendement en corps grasle plus élevé (Barcelos, 1998; Corley et al., 2003).Originaired’Afrique, lepalmieràhuileaconnuuneforteexpansiondanslemonde,enparticulierenAsiedu Sud-Est, où laMalaisie et l’Indonésie détiennentaujourd’hui plus de 80% des superficies mondialesplantées(Ahoyo,2008).Cesuccèsasiatiques’expliquepar des conditions climatiques globalement plusfavorablesquecellesdesonaired’origine(Nodichao,2008).EnAfriquedel’Ouest,oùilestcultivédepuislafindu19esiècle,lesconditionsclimatiquessontparfoismarginales et limitent fortement les rendements,commec’estlecasauBénin.Danscepaysoùlaculturen’estmaintenant pratiquée que par des villageois, lastation de recherche sur le palmier à huile située àPobè a développé un programme spécifique demiseau point de matériel végétal adapté à la sècheresse(Nouyetal.,1999).Parallèlement,lesprogrammesderechercheontétudiél’améliorationdelaproductivitéparunefertilisationminéraleadaptée,lamiseaupointde techniques culturales et la gestion de la matièreorganiquedu soldans lebutde réduire l’impactdesdéficitshydriques(Djèguietal.,1992;Adjè,2004).

Dans une palmeraie, les principales sources dematièreorganiquequipeuvent être recyclées tout aulong du cycle de culture sont constituées des raflesaprès égrappage des régimes, des sous-produitsd’usinage(boueseteffluents)etdesfeuillesd’élagage.La biomasse des troncs des palmiers ne peut êtrerecyclée qu’au moment de la replantation. Tous cesproduitscontribuentàaugmenter lestockdematièreorganiquedusoletàaméliorerlespropriétésphysiqueset chimiques du sol, ce qui a un effet positif sur lerendement du palmier (Khalid et al., 2000a;Khalidetal.,2000b;Corleyetal.,2003).Parmilesélémentsnutritifsrestituésparlerecyclagedesfeuilles,l’azoteetlepotassiumsontdeuxélémentsmajeursenraisondesquantitéslibéréesdanslesoletenraisondeleurimportance pour la nutrition minérale du palmier àhuile(Khalidetal.,1999;Dubosetal.,2011).

Dans les palmeraies villageoises du Bénin enphase productive, les biomasses qui sont recycléesdirectement au champ sont les résidus des culturesvivrièresassociéesauxjeunespalmiersjusqu’à5ans,

puis les feuilles d’élagage des palmiers (Djèguiet al., 1992; Aholoukpè et al., 2013). Ces feuillesreprésententenmoyenne8tet4tdebiomassesècheparhectareparanrespectivementdansunepalmeraieadulteetpré-adulte(Aholoukpè,2013).Ellespeuventêtre:–soit disposées en tas sur le sol où elles sedécomposeront; elles forment des andainsdiscontinussituésàmi-distancesurlaligneséparantdeuxpalmiersconsécutifs(Figure 1);

–soit exportées hors de la parcelle pour un usagedomestique(combustibledecuisine,palissade,etc.).

C’est ce dernier usage qui est le plus fréquent(Aholoukpèetal.,2013).Sil’exportationdelabiomassedupalmieràhuileauneffetnégatifsurlemaintiendelamatièreorganiqueet sur la fertilitédusol (Khalidet al., 2000a), très peu d’études ont toutefois évaluéle potentiel de la pratique de recyclage des résidusderécoltedupalmieràhuiledansl’améliorationdesstocks organiques et la restitution des nutriments dusol (Djègui, 1992; Law et al., 2009; Nelson et al.,2011).

Dansunepremièreétudesurlastationderecherchede Pobè, Djègui (1995) a travaillé sur la variabilitéspatialedelamatièreorganiquedusolliéed’unepartauxpratiquesculturalespropresauxculturesvivrièresconduites sur billons dans les jeunes plantations et,d’autre part, au mode de plantation en ligne avecrestitution en andains des feuilles d’élagage. Cesessaisconduitsenstationn’ontcependantpasprisencompte l’effet sur le long termede la restitutiondesfeuillesd’élagagedans lesconditionsdespalmeraiesvillageoisesoùlapratiquedefertilisationdisparaitaumomentde lamiseenproduction.L’objectifgénéralde l’étude présentée dans cet article est d’évaluerl’effetdurecyclageounondelabiomassedesfeuillessurlesstocksdematièreorganiqueetlafertilitédusolenmilieuréel,enétudiantdespalmeraiesvillageoisessoumises pendant des durées plus oumoins longuesaux différentes pratiques. De façon spécifique, deuxquestionsderechercheontétéétudiées:–effetdumodedegestiondesfeuillesélaguéesetdel’âge des palmeraies sur les stocks de carbone etd’azotedusol;

–effetdumodedegestiondesfeuillesélaguéessurlespropriétésphysico-chimiquesdessolsdespalmeraiesadultes.

improvedsoilfertilityatadepthofupto20cmintheadultplantations.Theporosityandbulkdensityofthesoilwerealsoimproved.Conclusions. Themanagementoftheprunedfrondsinthesmallholders’oilpalmplantationsmodifiedthesoilproperties,whichweresignificantlyimprovedinthetopsoilafter10yearsoffrondrecycling.Keywords. Elaeis guineensis, cultural practices, defoliation, physico-chemical properties of soil, carbon, nitrogen, soilfertility,Benin.

PratiquesvillageoisesetsolsdespalmeraiesduBénin 173

2. MATÉRIEL ET MÉTHODES

2.1. Zone d’étude

L’étudeaétéconduitedansledépartementduPlateausitué au sud-est du Bénin (2°30-2°45E et 6°35-

7°45N).Leclimatestdetypesubéquatorial,caractérisépar une alternance de deux saisons pluvieuses (avrilà juillet et mi-septembre à mi-novembre) et deuxsaisons sèches (aout àmi-septembreetmi-novembreà mars). Dans la zone d’étude, on enregistre unehauteurmoyennede1300mmdepluie par an et un

Figure 1.EspacedeVoronoïautourdupalmierétudié(a)ettriangledeVoronoï(b)présentantlesdimensionsdelazoneZ3sdeprélèvementdusolsousandainetdansl’interligne—Complete Voronoï space around the studied palm tree (a) and Voronoï triangle (b) with the dimensions of Z3s zone for the soil sampling under the pruned fronds pile and inside the interrow.

a.L’espacedeVoronoïestl’hexagonedéfiniparsixpalmiersquientourentlepalmiercentralétudié.Ilestconstituéde12trianglesrectangleségaux(Nodichao,2008).Pourlessixpalmierschoisisparpalmeraie,ilaétéinstallésixespacesdeVoronoïdontlepalmiercentral(Pc)estchaquefoisutilisépourlesobservations—The Voronoï space is the hexagon delimited by six palm trees which surround the studied palm tree. This space is split into 12 equivalent right triangles (Nodichao, 2008). For the six palm trees choseen by palm plantation, six Voronoï spaces have been set up and the central tree (Pc) was each time used for the observations ;b.LetriangledeVoronoïestcomposéde5zonesdontleszonesZ1,Z2etZ3sdélimitentl’espacesimplifié(Dassou,2011).Lesobservationsontétéfaitesdanslazone3simplifiée(Z3s)—The Voronoï triangle includes 5 zones of which Z1, Z2 and Z3s delimite the simplified space (Dassou, 2011). The observations were done inside the simplified zone 3 (Z3s).

Interligne de plantation

Ligne de plantation

Triangle de Voronoï

Palmier central

Palmier central

Andain de feuilles

Andain de feuilles

Zone d’observation

a

b

1 m

2,5 m

4,5 m

P

P

P

P

P

P

Pc

Pc

Z1

Z2

Z3s

0,7 m


déficithydrique1dusolestiméentre600et800mm,cequilimitelaproductivitédupalmieràhuile(Nouyetal.,1999).Lessolsétudiéssontlargementreprésentésdansledépartementetsontlespluscultivésaveclepalmieràhuile (Aholoukpèet al., 2013). Ils sont communémentappelés«terredebarre»etontétédécritsparAzontondé(1991) etAmadji et al. (2008). Selon la nomenclaturefrançaise, ce sont les sols ferrallitiques faiblementdésaturés appauvris en argile (Volkoff et al., 1976).Dans laclassificationde laFAO, il s’agitde ferralsolsrhodiques,molliques sous forêt (teneur enC> 0,6%)etochriques(teneurenC<0,6%)sousculture(Djèguietal.,1992).

Dans la zone d’étude, la végétation est dominéepar des savanes arborées et arbustives, des palmeraiesplantées avec du matériel végétal sélectionné(«palmeraies sélectionnées») et des palmeraies issuesderégénérationnaturelle(«palmeraiesnaturelles»),desjachèresarbustives,desîlotsdeforêtssemi-déciduesetdesgaleriesforestières(Djègui,1992).

2.2. Sélection des palmeraies

Lesdeuxcommunesproduisantleplusdepalmiersàhuiledans le département (Adja-Ouèrè et Sakété) (Adjadi,2012;Akpoetal.,2012)ontétéretenuespourlechoixdesixpalmeraiesvillageoisesdistantesentreellesd’unminimumde10kmetdontquelquescaractéristiquessontprésentéesdansletableau 1.S’agissantd’uneétudeenmilieuvillageois,iln’apasétépossibled’identifierdespalmeraiesd’âgesidentiquesàl’échelledudépartement.De ce fait, les palmeraies étudiées ont été regroupéesen classes d’âges définies dans une étude typologiquepréalable (Aholoukpè et al., 2013). Les classes despalmeraiespré-adultes(7-12ans)etadultes(13-24ans)ontétéretenuespourl’étude.Ellesontétéplantéesselonlemêmedispositifen triangleséquilatérauxde9mdecoté (143palmiers par hectare) et ont été conduitesselon des itinéraires techniques similaires: précédentsculturaux constitués d’anciennes cultures annuelles,associationdeculturesvivrièresaujeuneâge,trèsraresapportsd’engraisminérauxàpartirde5ans,élagageàpartirde7ansetdépôtenandainsdesfeuillesd’élagage.Dans ces palmeraies, on a distingué les zones où sontdéposéestouteslesfeuillesd’élagageentredeuxpalmierssurlalignedeplantation(modalitéRT,restitutiontotaledesfeuilles)etleszonesnonconcernéesparlerecyclagedanslesinterlignesdeplantation(modalitéRN,restitutionnulle). Les andains de feuilles couvrent une surfaceassimiléeàunrectanglecentrésurlaligneséparantdeuxpalmiers consécutifs et dont la superficiemoyenne est

d’environ 7m2. Ils représentent 10% de la superficied’unepalmeraie(Aholoukpè,2013).LamodalitéRNestassimilableàlapratiqued’exportationtotaledesfeuillesd’élagage rencontrée dans les palmeraies villageoisesdelazoned’étude(Aholoukpèetal.,2013).Lesclassesd’âgescorrespondentrespectivementàunemoyennede3et10ansderecyclagedesfeuillesélaguées.

L’étudecomprenddeuxphases:–dans un premier temps, les six palmeraies ont servià étudier les stocksde carboneetd’azotedu sol sur0-50cmdeprofondeur.Ledispositifapermisd’étudierl’effetdesdeuxfacteurs«modedegestiondesfeuillesd’élagage»(RTouRN)et«classed’âge»(pré-adulte:7-12ansouadulte:13-24ans)etleurinteraction;

–dansunsecondtemps,lesconclusionsdelapremièrephase de l’étude nous ont amenés à compléter lesobservations des trois palmeraies de la classe d’âgeadulte par des analyses physico-chimiques (pH,cations échangeables, capacité d’échange cationique,densitéapparenteetporositédusol)endistinguantlesmodalitésRTetRN.

2.3. Échantillonnage de sol et mesures de terrain

Danschaquepalmeraieétudiée,lesobservationsontétéfaitespoursixpalmierstirésdefaçonaléatoiresurunesuperficie de 1ha. La surface plantée a été structuréeselon un dispositif de Voronoï (Figure 1) qui définitdessecteurstriangulaireséquivalentsautourdupalmier(Nodichao, 2008). Pour comparer les modalités RTet RN, nous avons restreint les zones d’études auxrectanglesZ3sdudispositifdeVoronoïsimplifiéproposéparDassou(2011).Desfossesdedimensions1,80mx0,70mx 1m (longueur, largeuretprofondeur)ont étécreuséesdanschacunedeszones(andainsetinterligne)des six palmiers de la parcelle. Les analyses physico-chimiques et la détermination de la densité apparentedusolontétéfaitessurlescouchesdeprofondeurs0-5,5-10,10-20,20-30et30-50cm.Aucunprofildesoln’adoncétéprisencomptedanscetéchantillonnage.Pourchaque fosse, les quatre faces ont été utilisées pourpréleverleséchantillonsdesolquiontserviàconstituerdeséchantillonscompositespourlesanalyseschimiquesdechaque fosse.Au total,360échantillonscompositesdesolontétéréaliséssurlabasedescinqprofondeursde prélèvement, des deux fosses par palmier, des sixpalmiers par palmeraie et des six palmeraies retenuespourl’étude.Chaquefacedelafosseaaussiétéutiliséepourdéterminerladensitéapparentemoyennedusolaumoyend’uncylindrede3cmdediamètreetde5cmdehauteur.

2.4. Étude de laboratoire

Lessolsontétéséchésàl’airettamisésà2mmpourlesanalysesdelaboratoire.L’étudeaulaboratoireaconduit

1Uneestimationdudéficithydriqueestobtenueàpartirdubilansimplifiébasésurlapluviositémensuelle,uneréservehydriquedusolfixéeà150mmetuneETPde100à150mmparmoisselonlasaison(Nouyetal.,1999).


à l’obtention des teneurs des propriétés du sol surles 360échantillons. Laméthode analytique adoptéea consisté en l’utilisation de la spectrométrie procheinfrarouge pour la prédiction des teneurs avec desmodèlesde régressionétablissur labasede résultatsd’analysesphysico-chimiquesclassiquesfaitessurunnombre plus réduit d’échantillons. Le principe a étébasésurlesétapessuivantes:–choixdeséchantillonsdecalibrationetdevalidationdesmodèles de prediction. Le passage de tous leséchantillonsauspectromètreapermisd’acquérirleursdonnéesspectralesquiontétéanalyséesséparémentaveclelogicielWinISIIII-v1.61e(FossNIRSystems/Tecator International, LLC, Silver Spring, MD,USA). Une analyse en composantes principales(ACP)aétéréaliséesurlesabsorbances.Unecentained’échantillons (exactement 101échantillons danscetteétude)lesplusreprésentatifsontétésélectionnéspar le logiciel pour constituer le lot d’échantillonsde calibration. La sélection se base sur le conceptdu voisinage (distance entre deux échantillonsvoisins)dansl’espacedescomposantesprincipales.Parlasuite,30échantillonsontétésélectionnéssurles 259échantillons restants pour constituer le lotd’échantillonsdevalidation;

–analyses physico-chimiques des échantillonsde sol. Les échantillons sélectionnés pour lacalibrationetlavalidationdesmodèlesdeprédiction(131échantillons) ont été analysés au laboratoireselon les méthodes conventionnelles décrites parPansuetal.(2006).Lesteneursencarboneetazoteorganiques ont été déterminées par la méthodedu CHN par combustion sèche totale du sol sousoxygène avec comme gaz vecteur l’hélium pur à870°C.LepHdusolaétédéterminéaumoyend’unpHmètreaprèsunemiseensolutionaqueusedusolpendant2h,dansun rapport sol/eaude1/2,5.Uneextractionàl’acétated’ammonium(1N,pH=7)dansun rapport sol/solution de 1/20, puis un lavage dusolparlechloruredepotassium(1N)pourdéplacerensolutionlesionsNH4

+,ontpermisdedéterminerlescationséchangeables,calcium(Ca),magnésium(Mg) et potassium (K) et la capacité d’échange

cationique (CEC). Les cations échangeables sontdosésdansl’extraitd’acétated’ammoniumaumoyend’unspectromètred’émissionplasma(ICP).LesionsNH4

+ déplacés en solution représentent la CEC etsontdosésparcolorimétrie;

–prédiction des propriétés du sol. Les résultats des131analyses conventionnelles ont servi à établirdesmodèlesderégressionpls(partial least square)pour prédire les propriétés du sol sur les autreséchantillons (Barthès et al., 2006; Brunet et al.,2007).LaprécisiondesmodèlesdeprédictionparlaSPIRaétéappréciéeencalibrantlemodèleàpartirdes analyses des 101échantillons de calibrationet en le validant sur les données d’analyses des30échantillons restants. Les paramètres suivantsontétéexaminés:R2

Cal(coefficientdedéterminationde la calibration des modèles), R2

val (coefficientde validation des modèles) et RPDcv (ratio dedéviationde la performancedevalidation croisée).Laprédictionestd’autantmeilleurequeR2

CaletR2val

sont proches de 1 et selon Chang et al. (2001), lavalidationcroiséedesmodèlesestbonnesiRPDcv>2,elleestmoyennesi1,4<RPDcv<2etmauvaisesi RPDcv< 1,4. Le tableau 2 présente les valeursobtenuespourlesmodèlesretenuspourlaprédictiondespropriétésdenoséchantillons.

2.5. Traitement des données

Calcul de la densité apparente, de la porosité et des stocks de carbone et d’azote du sol. Ladensitéapparentedusoldésigne lamassevolumiquedusol.Elleaétédéterminéeparlerapportdelamassesèchedusolparlevolumeducylindredeprélèvement.Lesvaleursdedensitéapparentedusolontserviàcalculerlaporositédusolselonlaformule:

Porosité(%)=(1-Da/Dr)*100

oùDaestladensitéapparentedusoletDrladensitéréelle du sol. Pour Dr, nous avons retenu la valeurde 2,65 dont Aho et al. (1997) ont montré qu’ellereprésentaitbiencelledessolsferrallitiques.

Tableau 1. Caractéristiquesdespalmeraiesétudiées—Characteristics of the studied palm plantations.N° palmeraie

Coordonnées géographiquesdu centre de la parcelle

Superficie(ha)

Âge de la plantation (an)

Classe d’âge Durée de gestiondes feuilles (an)

1 6°49’26,1”N 2°38’25,2”E 2 11 Pré-adulte 42 6°47’59,4”N 2°37’01,6”E 2 9 Pré-adulte 23 6°49’39,1”N 2°38’51,9”E 3 10 Pré-adulte 34 6°49’45,1”N 2°38’29,3”E 4 17 Adulte 105 6°45’35,0”N 2°37’38,2”E 7 17 Adulte 106 6°59’06,3’’N 2°40’34,7’’E 2,5 18 Adulte 11


LesvaleursdeDaetlesteneursencarboneetenazoteontétéutiliséespourcalculerlesstocksdecarboneetd’azoteparmassedeterreéquivalente(MTE)pourlespremiers650kg.m-2desol.Cettevaleurestprochedelamassetotaledeterrefinecalculéesurlaprofondeurde50cmsousandainoudansl’interligne.Lecalculdelamassetotaledeterrefineetdesstocksdecarboneetd’azoteaétéopéréselonlaprocéduresuivantetiréedestravauxdeEllertetal.(1995)etEllertetal.(2002):–onadéterminéquel’onpouvaitatteindreuneMTEde650kg.m-2desolpourtouteslesfossesenutilisantlesdonnéesdescinqcouchesdesol;

–pourchaquefosse,onacalculél’épaisseurexactedelacouchelaplusprofondepouratteindreexactementlaMTE,puisonacalculé l’épaisseur totaleexacte(Ec)correspondante;

–enfin,onacalculélestockdeCpourl’épaisseurEcdesolencumulantlesstocksCidechaquecouche.

LestockdeC(QC)parMTEaétéobtenupar laformulesuivante:

QC = Cii=1

i=5∑ ×Dai ×Ei ×TFi

avecQC enMg.ha-1; teneurs pondérales en carboneCieng.100g

-1;densitéapparenteDaieng.cm-3(oukg.

dm-3);épaisseursEiencmpourlacouchei;tauxdeterrefineTFieng.g

-1.

Analyse statistique.Lesdonnéesdelapremièrephasedel’étude(stocksdecarbonedessixparcellesdedeuxâges) ont permis d’étudier les variations de stock decarboneetd’azoteparMTEpourRTetpourRNdespalmeraiesdesdeuxclassesd’âges.Lesdonnéesdeladeuxièmephaseontpermisdecomparerlespropriétésphysico-chimiques des sols pour RT et RN dans lesparcellesadultes.

Dans les deux phases de l’étude, l’effet sur lespropriétés du sol des facteurs étudiés (âge,mode degestiondesfeuillesetprofondeur),lesdifférencesentreplantationsd’unemêmeclassed’âge et lavariabilitéaléatoire liée à chaque niveau d’observation (arbre,fosse et prélèvement), ont été évalués et testés enappliquantunModèleLinéaireMixte(PROCMIXED,SASInstitute2011).

Pourlapremièrephase(étudedustockdeCetNenfonctiondel’âgeetdumodedegestion),lemodèlea intégré les variabilités aléatoires liées à l’effetde chaque arbre dans la parcelle de plantation et àl’interaction «parcellex mode de restitution». Lesrésiduscalculéspourchacundesdeuxstocksmesurésautourd’unmêmearbre(l’undansl’andainetl’autre

Tableau 2.Paramètresdecalibration,devalidationcroiséeetdevalidationexternedesmodèlesdeprédictiondespropriétésdusolparlaméthodedelaspectroscopieprocheinfrarougebaséesurdesrégressionspls(partial least square)—Parameters of calibration, cross validation and external validation of the models of soil properties prediction established by partial least square regressions (pls) on near infrared spectroscopy data.Propriété du sol Meilleur pré-

traitement spectral

Calibrationpls

N1SECV

Validation croisée pls

R2CVRPDCV

Validation externe pls

N2SEPR2valRPDval

Précision de la prédiction selon Chang et al. (2001)

Corg(g.kg-1) StdMSC0011 95 1,50 0,97*** 4,9 30 2,74 0,91*** 3,0 Bonne

Ntot(g.kg-1) StdMSC0011 94 0,11 0,95*** 3,8 30 0,20 0,89*** 2,6 Bonne

pHeau Detrend1441 99 0,28 0,81*** 1,9 30 0,24 0,72*** 1,9 MoyenneCa(meq.100g-1) StdMSC1441 94 0,44 0,94*** 3,0 30 0,68 0,87*** 2,5 BonneMg(meq.100g-1) StdMSC1441 95 0,29 0,89*** 2,5 30 0,39 0,78*** 2,1 BonneK(meq.100g-1) SNV1441 93 0,02 0,88*** 2,1 30 0,01 0,80*** 2,1 BonneS(meq.100g-1) StdMSC0011 95 0,76 0,93*** 3,0 30 0,88 0,90*** 2,9 BonneCEC(meq.100g-1) SNV0011 94 0,87 0,91*** 2,8 30 1,19 0,77*** 2,1 BonnePré-traitementspectral—spectra pre-treatments :StdMSC0011=standard multiplicative scatter correction ;1erchiffre:ordredeladérivée,2echiffre:nombredelongueursd’ondessurlesquellesladérivationaétéfaite,3eet4echiffres:niveaudelissagedumodèle—1st digit: derivative order, 2nd digit: number of wavelengths over which the derivative is applied, 3rd and 4th digits: model smoothing levels;SNV:standard normal variate;N1:nombred’échantillonsutiliséspourlacalibrationdesmodèlesaprèséliminationdeséchantillonsdéviants.Lenombred’échantillonsretenusaudépartpourlacalibrationestde101—number of samples after the elimination of calibration outliers, 101 samples were choosen for calibration;N2:nombred’échantillonsutiliséspourlavalidationexterne—number of samples used for the external validation;SECV,SEP:respectivementerreursstandarddelavalidationcroiséeetdelaprédiction—standard errors of cross validation and prediction, respectively;R2

CV,R2val:coefficientsdedéterminationde

lavalidationcroiséeetdelavalidationexterne—coefficients of determination of cross validation and external validation;RPDCV,RPDval:ratiosdedéviationdelaperformancedelavalidationcroiséeetdelavalidationexterne—ratios of performance to deviation for cross validation and external validation;***:significatifàp<0,01— significant at p < 0.01.


dansl’interligne)ontétéconsidéréscommedeserreursaléatoires indépendantes,conditionnellementà l’effetdel’arbre.

Pourladeuxièmephase,l’effetaléatoiredechaquearbreaétéinclusdanslemodèleetlesrésiduscalculéspourchacundesprélèvementsdansunefosseontétémodélisésparunprocessusautorégressifd’ordre1quiintroduitunecorrélationentrelesmesuresfaitesàdesniveauxcontigus(Littelletal.,2006).

Les interactions entre facteurs étudiés ont étédétaillées en testant l’effet de chaque facteur partranches de combinaison des niveaux des autresfacteurs(testsconnussouslenomde«tests of simple effects» [SAS Institute, 2011]). Des comparaisonsmultiples de moyennes par le test de Tukey ontpermisd’identifier lesdifférences significatives entrepaires.Lescomparaisonsontétéfaitesentreandainetinterligneetparprofondeur.

3. RÉSULTATS

3.1. Stocks de carbone et d’azote dans le sol

Les stocks de carbone et d’azote pour 650kg.m-2de terre (environ 50cm de profondeur de sol) sontprésentéspourchaquemodalitéderestitutionetclassed’âge(Figure 2).Lesstocksdecarbone(58,0Mg.ha-1)etd’azote(4,3Mg.ha-1)obtenusavecRTenpalmeraiesadultes sont significativement (p<0,001) supérieursauxstocksobtenuspourtouteslesautressituationsdontlesvaleursvarientautourd’unemoyennede34,6Mg.ha-1 et 2,9Mg.ha-1 respectivement pour le carboneet l’azote. Il n’y a pas de différence significative auseuil de 5% entre les stocks sousRT etRN à l’âge

pré-adulte,nientrelesstockssousRNdesdeuxclassesd’âges.

3.2. Propriétés chimiques du sol des palmeraies adultes

Pour l’ensemble des variables examinées, les teneurset propriétés chimiques des sols décroissent avec laprofondeur(Annexe 1).Auseind’unemêmezone,lesteneursdeshorizons0-5cm,5-10cmet10-20cmsontfréquemmentsignificativementdifférentesentreellesetpresquetoujourssignificativementsupérieuresàcellesdeshorizonsplusprofonds.LepHdel’horizon0-5cmn’estsupérieuràceluideshorizonsplusprofondsquesousRTetilneprésenteaucunevariationsignificativeaveclaprofondeursousRN.

LacomparaisonentrezonespourunmêmehorizonmontreaussiquelesteneursenC,Netlescationssontsignificativement plus élevées sous RT jusqu’à uneprofondeur de 20cm. On observe les mêmes effetsstatistiques jusqu’à20cmpour la sommedescationséchangeables (S) et la capacité d’échange cationique(CEC).

Lafigure 3illustrelesvariationsobservéesaveclaprofondeuretparzone,pourquatrevariablesimportantesdelafertilitédessolssouspalmeraie:Ctotal,Ntotal,pHetK.Ellemontreunedécroissancedespropriétésdusolaveclaprofondeuretconfirmequ’au-delàde20cm,lesécartsentreRTetRNsontminimes.

3.3. Densité apparente et porosité du sol dans les palmeraies adultes

Ladensitéapparenteaugmenteaveclaprofondeurdusol, que ce soit avecRT ou avecRN. Pour les deux

Classes d’âge et gestions des feuilles

Sto

ck C

(Mg.

ha-1)

706050403020100

RN RT RN RT 7-12 ans 13-24 ans

b b b

a

Classes d’âge et gestions des feuilles

Sto

ck N

(Mg.

ha-1)

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,0RN RT RN RT 7-12 ans 13-24 ans

b b b

a

Figure 2. Stocks de carbone et d’azote pour 650 kg.m-2 demasse de terre équivalente (~ 0-50 cm) pour les traitementsrestitutiontotale(RT)etrestitutionnulle(RN)despalmeraiesde7-12anset13-24ans—Carbon and nitrogen stocks for 650 kg.m-2 of equivalent soil mass (~ 0-50 cm) for the total recycling (TR) and no recycling (NR) treatments of oil palm plantation of 7-12 and 13-24 year-old.

Lesmoyennessontprésentéesaveclesbarresd’erreurstandard—the mean values are presented with standard error bars;leslettresaetbindiquentleclassementdesmoyennesselonletestdeTukey(p <5%)—the letters a and b indicate the classification of the mean values according to Tukey test (p < 5%).


modalités, les écarts entre deux horizons de surfacesont significatifs entre eux et par rapport aux troishorizons profonds qui restent confondus (Figure 4).Les valeurs de densité apparente obtenues pour RTsontsystématiquementinférieuresàcellesdeRNetlesécartssontsignificatifssurtoutelaprofondeurétudiée.

Laporositétotaledusoldiminueaveclaprofondeurdusol.Onobtientévidemmentlesmêmesdifférencesentrehorizonsquepourladensitédusol(Tableau 3).Tout au long du profil, la porosité du sol sous RTest significativement supérieure à celle de RN. Lesdifférences sont importantes sur les deux premiershorizons (respectivement 17 et 9%), puis ellesdiminuentenprofondeuroùellesvarientpeu,autourde4%enmoyenne.

4. DISCUSSION

Danscetteétudequiviseàévaluerl’effetdurecyclagedes feuilles élaguées sur lamatière organique et sur

la fertilité du sol dans les palmeraies villageoises,on constate qu’après dix années de recyclage, lesstocks de C et N sont significativement plus élevéssousRTparrapportàRN.Ilsnelesontpaspourlespalmeraies pré-adultes où les feuilles sont recycléespendant seulementunemoyennede trois années.OnconstateaussiquelesstocksdeCetNontaugmentérespectivementde65%et47%entrelesdeuxclassesd’âgepourRT,maisseulementde16%et11%entrelesdeuxclassesd’âgepourRN.Onpeutdoncpenserquec’estbienladuréed’accumulationdesfeuillesausolquiconduitàaugmenterprogressivementlestockdematièreorganiquedusol(MOS)jusqu’àcequeladifférenceentreRTetRNdeviennesignificative.CeciestcohérentaveclesobservationsdeFrazãoetal.(2013)qui n’avaient pas trouvé de différence significativeentrelesstocksdecarbonesousRT(27,4MgC.ha-1)etsousRN(27,0MgC.ha-1)suruneprofondeurde30cmdesoldansdespalmeraiesbrésiliennesde8ans,encoretropjeunes.Nosrésultatsconfirmentl’existenced’unevariabilitéàlafoisspatialeettemporelledesstocksde

Figure 3. Illustrationdel’effetdesmodalitésderecyclagedesfeuillesd’élagage(RT,restitutiontotale;RN,restitutionnulle)surlesparamètresphysico-chimiquesdusol—Illustration of the effect of the recycling modes of pruned oil palm fronds (RT, total recycling; RN, no recycling) on the soil chemical parameters.Chaquemoyenneestprésentéeavecl’intervalledeconfianceà95%—each mean is presented with the confidence interval to 95%.

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45 RT RNRT RN

pH (unité)4 5 6 7

K (meq.100 g-1)0 0,05 0,1 0,15 0,2

C (g.kg-1)0 10 20 30 40

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45RT RN RT RN

N (g.kg-1)0 0,5 1 1,5 2 2,5


MOS,quiavaitétésignaléepard’autresauteurs(Djègui,1992;Lawetal.,2009).Frazãoetal.(2013)ontaussimontrédesdifférencesde stocksdecarboneentreRT(29,6Mg.ha-1)etRN(25,4Mg.ha-1)dansdespalmeraiesde25ansauBrésil.Ilsontaussiconstatéen2014quelestockdecarbonesousandainsdefeuillesd’élagaged’une palmeraie de 34ans était supérieur de 78% àceluid’uneplantationde23ans(Frazãoetal.,2014).

EnconsidérantqueRTnereprésenteque10%delasurfaceagricole,onpeutcalculeràpartirdelamassedeterreéquivalente(MTE)de650kg.m-2,lestockmoyendeCd’unepalmeraie adulte où les feuilles d’élagagesontrecyclées.Onobtientunevaleurde39Mg.ha-1pouruneprofondeurdesold’environ50cm.Legainestde

2,1Mg.ha-1,soit5,7%parrapportàunepalmeraiedumême âge où l’on ne recyclerait pas les feuilles. Uncalcul analogue pour l’azote conduit à un stock totalde 3,21Mg.ha-1 dans une palmeraie RT, soit un gainde0,12Mg.ha-1, qui représente4%par rapport àunepalmeraie sans recyclage des feuilles. Notre stock decarboneestcohérentavecles34,3Mg.ha-1indiquésparFrazãoetal.(2014)danslespalmeraiesindustriellesde23ansauBrésil,pouruneprofondeurde30cmdusol.

Nos résultats confirment que les palmeraiesvillageoises du Bénin seraient, à l’instar d’autrescultures,un«puitsdecarbone»quelerecyclagedelabiomassepeutalimenter(Arrouaysetal.,2002;Bernouxetal.,2011).L’augmentationdesstocksdecarbonedanslespalmeraiesaétéidentifiéeparCarlsonetal.(2012)commeunmoyendemitigationdesémissionsdegazàeffetdeserredanscertainesconditionsdeprécédentsetdepratiquesculturaux.

Notre estimation pour une palmeraie adulte estproche du stock de carbone (42Mg.ha-1) trouvé parBarthèsetal.(2004)sur0-40cmdeprofondeurdusoldanslesystèmeagricolemaïs-mucunainstallésuruneterredebarredusud-Bénin,avecrestitutiondesrésidusdu mucuna pendant 10ans. Ce qui confirme que lepotentieldestockagedespalmeraiesestaussiimportantque d’autres cultures. Notre estimation est toutefoisinférieureàcellesmesuréesdansdesforêtssecondairespar Djegui et al. (1992) au Bénin (48Mg C.ha-1 sur0-35cm)etparLardyChapuisetal. (2002)auBrésil(53MgC.ha-1sur0-20cm).

Pro

fond

eur

(cm

)

0-5

5-10

10-20

20-30

30-50

Densité apparente (g.cm-3)0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

RT

RN

c

b

a

a

a

α

β

γ

γ

γ

Figure 4. Évolution de la densité apparente du sol sousrestitution totale (RT) et restitution nulle (RN) jusqu’à50 cm de profondeur du sol dans les palmeraies adultes(13-24ans)—Evolution of the soil bulk density under total recycling (RT) and no recycling (RN) for 0-50 cm soil layer in adult palm (13-24 years).

Lesbarresd’erreurssontplacéesauniveaudechaquepointpourindiquerl’intervalledeconfianceà95%—Each mean is presented with the confidence interval to 95% ;leslettresindiquentlacomparaisondesmoyennesparletestdeTukeypourlesmodalitésRT(lettresromaines)etRN(lettresgrecques)—the letters indicate the comparison of means by Tukey test for TR (Roman letters) and NR (Greek letters) modes.

Tableau 3. Porositémoyennedusol(%)parprofondeursousrestitutiontotale(RT)etrestitutionnulle(RN)dansles palmeraies adultes— Soil porosity (%) for the soil layers under total recycling (RT) and no recycling (RN) in adult oil palm plantations.Profondeur (cm) Porosité sol RT Porosité sol RN0-5 66±4a,α 49±4a,β

5-10 52±7b,α 43±4b,β

10-20 44±3c,α 40±2c,β

20-30 44±2c,α 41±2c,β

30-50 45±2c,α 41±2c,β

Lesvaleursmoyennesdeporositésontprésentées±leurécart-type—mean values of soil porosity averages are presented ± the standard deviation;leslettresenexposantdechaquevaleurindiquentlacomparaisondesmoyennesselonletestdeTukey—superscript letters indicate the comparison of the means by the Tukey test ;leslettresromainescomparentlesmoyennesdesprofondeursdansunmêmemodedegestiondesfeuillesd’élagage,alorsqueleslettresgrecquescomparentlesmoyennesd’unemêmeprofondeurentrelesdeuxmodesdegestion—Roman letters compare the mean values of the same mode of pruned fronds management, while the Greek letters compare the same soil layer between the two modes.


Cetteréflexionindiquequel’intérêtdespalmeraiespourlaséquestrationducarbonedoitdoncêtremoduléen fonction du précédent cultural. Reinhardt et al.(2007)ontmontréquelorsquelespalmeraiesnesontpasdirectementplantéesaprèsuneforêtprimaire,lestockde carbonedu sol augmente avec le tempsen raisondurecyclagedelabiomasseaérienne.Lespalmeraiesbéninoisesdans leurgrandemajorité sont implantéessurd’anciennesculturesannuelles (Aholoukpèetal.,2013)quiontcontribuéàl’appauvrissementencarbonedusol (Amadjietal.,2008).EllespeuventdoncêtretrèsefficacespourrestaurerlesstocksdeClorsquelesfeuillesnesontpasexportées.

L’augmentation des stocks de matière organiquedusolavecRTenpalmeraiesadultesaeudeseffetspositifs sur les propriétés physico-chimiques du sol.Surles20premierscm,lesécartsentreRTetRNpourlaporositédusol,laCEC,lescationsetlesteneursenN,sontsignificatifs.Onanotéaussiuneaméliorationde0,7unitédepHsurl’horizon0-5cm.Cesrésultatsconfirment les effets positifs signalés par Goh et al.(2003)enAsieduSud-EstetparNelsonetal.(2011)enPapouasie-Nouvelle-Guinée avec le recyclagedesrafles en replantation: amélioration de la CEC, descationséchangeablesetdupHdusol.

Ceschangementsdusaurecyclagedesfeuillessontd’importance puisqu’ils touchent des propriétés quiconditionnentdirectementlesfacteursdeproductivitédupalmieràhuile:–N et K sont deux éléments essentiels dans lesprocessusmétaboliquesquicontrôlentlaproductiondematièresèche(N:assimilationchlorophyllienne,K: effet sur la photosynthèse via le contrôle del’ouverture stomatique, transportdes carbohydratesvers les régimes) (Nodichao, 2008; Dubos et al.,2011);

–les réserves hydriques du sol sont améliorées parl’augmentation de la porosité concomitante àl’augmentationdesteneursenMOS,cellesdeCaetMgainsiquelaCECquifavorisentl’obtentiond’uncomplexeargilo-humiquestableconférantausolunemeilleurestructure.

Cesrésultatsmontrentquelechoixquenousavonsfait pour une MTE de 650kg.m-2 est donc justifiépuisqu’entravaillantsuruneprofondeurquin’excédaitpas50cm,nousavonslargementcouvertlacouchedesoloùseproduisent leschangementsmajeursinduitsparlerecyclagedesfeuilles.

Ceseffetsintéressentcertesunvolumedesollimité.Cependant, sous l’andain, à mi-distance entre deuxpalmiers, l’essentiel de la biomasse des racines estsituéedansles30premierscmdusoletenparticulierles racines fines absorbantes sont situées dans les10premiers cm (Nodichao et al., 2008). La surfacetraitéenereprésenteque10%delasurfacecolonisée

parlesracinesd’unepalmeraieadulte,maisleprogrèsmérited’êtresoulignésioncomparelespropriétésdusolRN aux normes qui prévalent dans la professionpour l’horizon de surface: Goh et al.2 (1997), citéspar Paramananthan (2003), considèrent en effet quedes limitations du rendement sont attendues lorsqueles seuils suivantsne sontpasatteints:C:15g.kg-1,N:1,5g.kg-1,KetMg:0,25meq.100g-1.LesteneursenC,NetKdes20premierscentimètresdusoldelamodalitéRNsontdonctrèsfaiblesencomparaisonaveccesnormes.LaCECestaussitrèsfaiblesioncompareaveclesnormesoptimalesdonnéesparParamananthan(2003)(18meq.100g-1)ouNelsonetal.(2010).

Compte tenu de ces considérations, dans lecontextedeplantationsdansdesconditionsde faiblefertilité,ilestdoncprudentdenepassepriverd’unesurface,mêmeréduitecommecellede recyclagedesfeuilles,oùlafertilitédusolestbeaucoupplusprochedes conditions minimales recommandées pour laculture.Nousn’avonstoutefoispaspucorroborerpardes observations de production, réalisées en nombreinsuffisant(donnéesnonprésentées),quelerecyclagedesfeuillesauraitunimpactdirectsurlesrendementsdesplantationsdenotreétude.

5. CONCLUSIONS

Le recyclage des feuilles d’élagage induit au fil desannéesdesmodificationsdespropriétésdessolssousleszonesderestitution.NousavonspuenmesurerleseffetssignificatifssurlesstocksdeCetNaprès10ansderecyclagedanslespalmeraiesadultes.L’augmentationde la MOS améliore aussi les propriétés physico-chimiques du sol par rapport aux zones non traitées.Leseffetspositifssurlesteneursenélémentsnutritifs(N, K, Ca, Mg), la porosité du sol et sa CEC sontsignificatifsjusqu’àuneprofondeurde20cm,orcettecouchedesolesttrèscoloniséeparlesracines.Mêmesi la surface couverte par les andains ne représentequ’environ10%de la surfacecultivée,nouspensonsqu’ellepeutjouerunrôlefavorablepourlaculture,neserait-ce qu’en raison des conditions de fertilité trèsmédiocres que nous avons trouvées pour le sol horsrecyclage.Onpeutconclurequ’ilestrecommandédenepasexporterlesfeuillesd’élagage,d’autantplusquel’espaceamendéserautilisépourplanterlaprochainegénérationdepalmiersaprès25ansenviron.

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(44réf.)

Annexe 1. Paramètresphysico-chimiquesdusolsousRT(andain)etRN(interligne)despalmeraiesadultes—Soil chemical parameters under TR (pruned fronds pile) and NR (interrow) of the adult oil palm plantations.Zone Profondeur g.kg-1 pH H20 meq.100 g-1

(cm) C N C/N Ca Mg K S CECRT(Andain)

0-5 31,28a,α 2,07a,α 15,22a,α 6,2a,α 7,32a,α 3,42a,α 0,17a,α 10,90a,α 9,00a,α

5-10 19,29b,α 1,26b,α 15,49a,α 6,0b,α 4,42b,α 1,70b,α 0,09b,α 6,21b,α 5,85b,α

10-20 10,12c,α 0,69c,α 14,62a,α 5,9b,α 2,84c,α 0,98c,α 0,05c,α 3,87c,α 4,05c,α

20-30 4,98d,α 0,43d,α 11,49b,α 5,8b,α 2,01d,α 0,74c,α 0,03d,α 2,78d,α 3,40c,α

30-50 3,55d,α 0,36d,α 9,65c,α 5,7b,α 2,03d,α 0,76c,α 0,02d,α 2,82d,α 3,80c,β

RN(Interligne)

0-5 12,08a,β 0,84a,β 14,48a,α 5,5a,β 2,68a,β 0,87a,β 0,06a,β 3,62a,β 4,71a,β

5-10 9,04b,β 0,64b,β 13,92a,β 5,6a,β 2,40b,β 0,70b,β 0,04b,β 3,14b,β 3,81b,β

10-20 6,19c,β 0,49c,β 12,45b,β 5,7a,β 2,20b,β 0,64b,β 0,03c,β 2,86b,β 3,50c,β

20-30 3,68d,α 0,36d,α 9,89c,β 5,7a,α 1,84c,α 0,68b,α 0,02d,α 2,54c,α 3,35c,α

30-50 3,41d,α 0,37d,α 8,63c,β 5,7a,α 2,22b,α 0,86a,α 0,02c,d,α 3,10b,α 4,38d,α

S:sommecations—som of cations ;CEC:capacitéd’échangecationique—cationic exchange capacity;leslettresenexposantdechaquevaleurindiquentlacomparaisondesmoyennesselonletestdeTukey—superscript letters indicate the comparison of the means by the Tukey test;leslettresromainescomparentlesmoyennesdesprofondeursdanslemêmemodedegestiondesfeuillesd’élagage,alorsqueleslettresgrecquescomparentlesmoyennesd’unemêmeprofondeurentrelesdeuxmodes—Roman letters compare the soil layers of the same mode of pruned fronds management, while the Greek letters compare the same soil layer between the two modes.