Spatial and functional heterogeneity of soils surface and its impcat on cowpea production in family farms in Niger - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2019

Spatial and functional heterogeneity of soils surface and its impcat on cowpea production in family farms in Niger

Hétérogénéité spatiale et fonctionnelle de la surface du sol et son influence sur la production du niébé dans les exploitations familiales au Niger

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Abstract

Heterogeneity is a major feature of soil surface in the Sahelian zone. This work was carried out in two Sahelian regions of Niger (Tillaberi and Maradi) with different agroecological, pedoclimatic and socio-economic conditions related to cowpea cultivation. It aimed to understand the influence of spatial and functional heterogeneity of soil surface on cowpea production.Our methodological approach is based on semi-directive surveys conducted on cowpea producers, mapping and characterization of physicochemical properties of homogeneous soil surface, as well as field monitoring of hydrodynamic properties and cowpea yield parameters during two growing seasons. The collected data allowed gathering local knowledge on soil surface heterogeneity and ranking of homogeneous surface according to their productive potential and their fertility levels. The types of homogeneous surface identified in this study are those related to surface features changes, including crusting, changes in microtopography, and vegetation cover. They comprised the homogeneous surface features related to erosion crusts (ERO), deposition crusts (DEC), wind erosion crusts around Guiera senegalensis (EOL-GS), structural crusts under the crown of Faidherbia albida (ST-FA), structural crusts associated with anthills (ST-F), structural crusts (ST-SN), deposition crusts on alluvial soils (DEC-AL) and deposition crusts on alluvial soils under the crown of Faidherbia albida (DEC- AL-FA). The nature and spatial arrangement of these homogeneous soil surfaces within plots vary by region and soil type. The most representative homogeneous soil surfaces are related to structural crusts on tropical ferruginous soils in Tillabéri and alluvial deposition crusts on alluvial soils in Maradi. The greatest values for carbon, nitrogen, phosphorus, exchangeable bases and cation exchange capacity were measured on DEC on tropical ferruginous soils and DEC-AL-FA on alluvial soils. The lowest values were obtained on ST-SN and ERO. The greatest values of soil water retention capacity and useful water reserve were recorded on DEC. The greatest values of saturation hydraulic conductivity (Ks) were measured on the EOL-GS (64.4 mm.h-1) and the lowest on DEC (2.7 mm.h-1) and ERO (5.3 mm.h-1). These values decreased during both cropping seasons following the cumulative rainfall received after tillage and according to the dynamics of crusts evolution on the different homogeneous surface. The nodulation and residues and grains yields of cowpea varieties are higher on ST-FA at sites of Tillaberi and at ST-F at sites of Maradi. The ERO and ST-SN were identified as a types of homogeneous soil surface with constraints, i.e. with the lowest nodules number and residues and grains yields. Organic manure application on these surfaces resulted in the improvement of their physico-chemical and water properties, and also a significant increase in nodulation and residues and grains yields. The resulting yield exceed those obtained in a peasant environment in Niger which varies between 120 and 400 kg/ha depending on the variety.The results of this study may help in integrating soil surface heterogeneity to optimize cowpea production on Sahelian soils.
L’hétérogénéité est une caractéristique majeure de la surface du sol dans la zone sahélienne. Ce travail a été réalisé dans deux régions sahéliennes du Niger (Tillabéri et Maradi) présentant des conditions agro-écologiques, pédoclimatiques et socio-économiques différentes vis-à-vis de la culture du niébé. Son objectif est de comprendre l’influence de l’hétérogénéité spatiale et fonctionnelle de la surface du sol sur la production du niébé.Notre approche méthodologique s’appuie sur des enquêtes semi-directives auprès des producteurs de niébé, la cartographie et la caractérisation de propriétés physico-chimiques des entités homogènes de surface (EHS), ainsi que le suivi des propriétés hydrodynamiques et des paramètres de rendements de niébé au cours de deux saisons culturales.Les données collectées ont permis de rassembler les connaissances locales sur l’hétérogénéité de la surface du sol, la hiérarchisation des EHS selon leurs potentiels productifs et leurs niveaux de fertilité. Les formes d’hétérogénéité de surface identifiées dans le cadre de cette étude sont celles liées aux modifications des états de surface, notamment la formation des croûtes de surface, les changements dans la microtopographie et le couvert végétal. Elles regroupent les EHS liées aux croûtes d’érosion (ERO), aux croûtes de décantation (DEC), aux croûtes de dépôts éoliens autour de Guiera senegalensis (EOL-GS), aux croûtes structurales associées au houppier de Faidherbia albida (ST-FA), aux croûtes structurales associées aux fourmilières (ST-F), aux croûtes structurales (ST-SN), aux croûtes de décantation sur alluvion (DEC-AL), aux croûtes de décantation sur alluvion et sous le houppier de Faidherbia albida (DEC-AL-FA). La nature et l’occupation spatiale de ces EHS au sein des parcelles varient selon la région et la nature des sols. Les EHS les plus représentées sont liées aux croûtes structurales sur les sols ferrugineux tropicaux dans la région de Tillabéri et aux croûtes de décantation sur les sols alluviaux dans la région de Maradi. Les valeurs les plus élevées en carbone, azote, phosphore, bases échangeables et capacité d’échanges cationique ont été mesurées sur les entités homogènes de surface de types DEC sur sols ferrugineux tropicaux et DEC-AL-FA sur sols alluviaux. Les valeurs les plus faibles ont été obtenues sur les EHS ST-SN et ERO. Les valeurs de capacités de rétention en eau et de réserve en eau utile les plus élevées ont été enregistrées sur les EHS DEC. Les plus fortes valeurs de conductivité hydraulique à saturation (Ks) ont été mesurées sur les EHS EOL-GS (64,4 mm h-1) et les plus faibles sur les EHS DEC (2,7 mm h-1) et ERO (5,3 mm.h-1). Ces valeurs décroissent en fonction du cumul de pluie reçu après sarclage et selon les dynamiques d’évolution des croûtes à la surface des différentes EHS au cours de 2 saisons culturales. La nodulation et les rendements en fanes et en grains des variétés de niébé sont plus importants sur ST-FA sur les sites de Tillabéri et sur ST-F sur les sites de Maradi. Les EHS ERO et ST-SN ont été identifiées comme étant des entités à contraintes, c’est-à-dire des entités avec le taux de nodulations et des rendements en fanes et en grains les plus faibles. L’application de la fumure organique sur ces surfaces à contraintes se traduit par l’amélioration de leurs propriétés physico-chimiques et hydriques, doublée d’une hausse significative de la nodulation et des rendements en fanes et en grains. Les rendements en fanes et en grains obtenus sur les entités à contraintes fumées sont supérieurs à ceux des entités non fumées. Ils dépassent largement ceux obtenus en milieu paysan au Niger qui varient entre 120 et 400 kg/ha selon les variétés.Les résultats de cette étude pourront permettre une meilleure prise en compte de l’hétérogénéité de surface du sol dans la recherche des solutions pour optimiser la production du niébé sur les sols sahéliens avec de fortes hétérogénéités de surface.
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Dates and versions

tel-03494989 , version 1 (20-12-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03494989 , version 1

Cite

Bachirou Seyni Bodo. Hétérogénéité spatiale et fonctionnelle de la surface du sol et son influence sur la production du niébé dans les exploitations familiales au Niger. Sciences de la Terre. URCA - GEGENAA, 2019. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03494989⟩
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