Study on agroecological functions of conservation agriculture principles on rainfed rice production in the lake Alaotra region (Madagascar)

L’Agriculture de conservation (AC) repose sur trois principes: le minimum de travail du sol, la couverture permanente du sol et la diversification des espèces cultivées. Elle a été introduite vers la fin des années 90 dans la région du lac Alaotra, Madagascar, dans l’objectif d’augmenter la productivisté de l’agriculture pluviale qui, généralement, pâtit des problèmes liés à la faible fertilité des sols, aux contraintes hydriques et à l’enherbement. L’objectif principal de la thèse consiste à quantifier et caractériser les impacts des fonctions agro-écologiques de l’AC dans l’amélioration du rendement en riz pluvial par rapport aux pratiques conventionnelles (CT). Une revue de la littérature sur les fonctions agro-écologiques du mulch en fonction de leur quantité retenue sur la parcelle a tout d’abord montré que la quantité de couverture nécessaire va dépendre essentiellement des fonctions agro-écologiques attendues. Une quantité de couverture de 2 à 3 t ha-1 permet d’obtenir des effets très nets en ce qui concerne l’amélioration de l’infiltration de l’eau, la limitation du ruissellement et de l’érosion du sol. En revanche, les données sur le contrôle de l’enherbement, la disponibilité des nutriments ainsi que la faune du sol en fonction de la quantité de mulch étaient très variables, suggérant l’interaction de ses fonctions agro-écologiques avec d’autres facteurs, notamment le type de résidus et les conditions pédoclimatiques. Une première expérimentation dont l’objectif était la quantification des effets physiques du mulch sur l’enherbement, avec différentes quantités de résidus de 0 à 45 t ha-1 a montré que l’émergence et la biomasse des adventices sur les parcelles couvertes dépend essentiellement de la quantité et de la distribution de la pluviométrie durant la saison culturale. L’émergence ainsi que la biomasse des mauvaises herbes diminuent en général avec l’augmentation de la quantité de mulch maintenue sur les parcelles. Toutefois, une quantité de résidus de l’ordre de 10 t ha-1 est nécessaire pour réduire significativement la pression des adventices sur le riz par rapport à un sol nu dans les conditions de notre dispositif expérimental. Un deuxième dispositif maintenu durant 6 ans (2009/10 à 2014/15), combinait une rotation biennale de maïs + dolique // riz et une rotation triennale de maïs + stylosanthes // stylosanthes // riz ; trois modes de gestion du sol et des résidus et deux niveaux de fertilisation. Deux niveaux d’enherbement en split plot ont été ajoutés en 2013/14 et 2014/15. L’amélioration du rendement en riz sur les parcelles en AC par rapport aux parcelles en CT est essentiellement liée à une diminution de la pression des adventices sur les parcelles AC pendant la période de végétation du riz. La dynamique de l’eau dans le sol ainsi que la dynamique de l’azote minéral sont fortement influencées par le régime pluviométrique et ne différent généralement pas entre AC et CT. Enfin, l’analyse de stabilité et l’écart de rendement au potentiel utilisés pour étudier les variations de rendements en riz sur les 6 saisons culturales du second dispositif expérimental ont montré que les effets des traitements étaient en interaction avec d’autres facteurs probablement liés à la variabilité spatiale du sol sur le dispositif expérimental. Les résultats de cette étude nous suggèrent de tenir compte aussi bien des fonctions agro-écologiques du mulch attendues que les régimes pluviométriques lors de la promotion d’un système AC pour améliorer la productivité des cultures. L'AC avec une quantité de résidus généralement retenus dans les parcelles de l'agriculteur (i.e. 1 - 2 t ha-1) serait efficace pour lutter contre le ruissellement et l'érosion. Cependant, des quantités supplémentaires de résidus, qui pourraient être produites avec l’introduction de rotations culturales avec une forte production de biomasse, seraient nécessaires pour lutter efficacement contre les adventices et diminuer les charges liées au sarclage.Conservation agriculture (CA) is based on the principles of minimum soil disturbance, permanent soil cover and diversification of crop species grown in rotations and/or associations. CA was introduced in the late 90s in the Lake Alaotra region, Madagascar, in order to improve rainfed crop productivity which is commonly constrained by low soil fertility, soil water stress and weed infestation. The main objective of this study was to quantify and understand the impact of CA on rainfed rice productivity as compared to the practice of conventional tillage (CT). First, a review of literature was conducted on the agro-ecological functions of mulching with crop residues in relation to their quantity. The literature review showed that the optimal amount of residues required principally depends on the agro-ecological function searched for. Residue amounts of 2 to 3 t ha-1 had clear positive effects in terms of improving water infiltration and limiting water runoff and soil erosion. On the other hand, results on weed control, nutrient availability and soil fauna in relation to the amount of mulch were highly variable, suggesting the interaction of these agro-ecological functions with other factors, including residue type and soil-climate conditions. Second, two field experiments were monitored at the research center of FOFIFA in the Lake Alaotra region. A first experiment aiming at quantifying the physical effect of a mulch of crop residues on weed infestation, with amounts of surface residues ranging from 0 to 45 t ha-1 showed that the emergence and biomass of weeds on mulched plots depend mainly on the quantity and distribution of rainfall during the cropping season. Overall, weed emergence and biomass decreased with increasing amounts of mulch. However, a large quantity of residues, i.e. in the order of 10 t ha-1, was required to significantly (p