D33 - Approche concertee et etapes - Agritrop
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1. Pd pr cipitations re ues au cours de la d cade Id irrigations Dd drainage sous la zone de sol exploit e par la culture Rd pertes en eau par ruissellement de surface Sd variation du stock d eau du sol accessible par les racines quation 2 Evapotranspiration r elle d cadaire Pour la simulation de l alimentation hydrique de la culture du fonio le pas de temps de 10 jours est propos dans la mesure o il permet de prendre en compte les interactions importantes entre le type vari tal la date de semis le type de sol et chacun des termes du bilan hydrique Si n cessaire en compl ment des exp rimentations des simulations au pas de 5 jours ou journali res seront r alis es en vue notamment de mieux expliquer l effet de la pluviom trie sur la production de grain L estimation de PETR in situ reviendra donc valuer l volution de l humidit du sol Celle ci est possible en faisant appel un algorithme simple tel que celui propos par Eagleman Hrsol Stock disponible humidit maximale sur le profil colonisable Pour estimer ce ratio on notera que plusieurs formules peuvent tre test es depuis l quation lin aire jusqu au polyn me du troisi me degr Le choix de la formule la plus adapt e sera r alis en 2007 partir des jeux de donn es et mesures obtenues sur les parcelles des Centres IER de Sotuba Mali et IRAG de Bordo Guin e 4 Pr sentation du mod le de base SA2. 105 12 0 65 0 75 Haricots verts 0 3 04 0 65 0 75 0 95 1 05 0 9 0 95 Lentilles ooo o d 1o52 0 3 0 25 ker colte Soja 03 04 07 08 1 0 1 05 07 08 Le lIa III Canne sucre 0405 0710 10 13 075 08 Mais f 0 3 0 5 f 07 085 105 12 08 095 mi e s o 07 ois os fr Ro f mas mas Les 090 Sorgho 0 3 04 0 7 0 8 1 0 1 15 0 75 0 8 f ooo Plantes textiles et autre 0 4 0 5 0 7 0 8 1 05 1 25 0 8 0 9 ooo 0 3 0 4 Source Dancette IRAT bulletins FAO 24 1976 1992 Tableau 1 Coefficients culturaux Kc en fonction du stade ph nologique avec fertilisation moyenne On peut noter titre d information que les coefficients Kc pour une culture de mil en milieu paysan soit en absence d engrais varient entre kc 0 5 semis et kc 0 7 floraison Il sera int ressant de comparer ces valeurs avec celles qui seront mesur es pour la culture du fonio non fertilis 5 2 L innovation scientifique la prise en compte du photop riodisme Les recherches conduites au Mali sur le sorgho Vaksmann et al ont montr qu il existe de nombreuses vari t s dites traditionnelles de c r ales en zone soudano sah lienne qui expriment une photosensibilit vis vis de la dur e du jour Le projet FFEM 2001 2006 conduit par l IER et le Cirad a montr que cette caract ristique est de nature g n tique et qu elle peut d s lors tre utilis e en s lection pour a
3. tudier le photop riodisme chez le fonio en vue d en analyser les cons quences sur les termes du bilan hydrique de la culture et par suite sur sa productivit et sa stabilit en ann e humide comme s che 230 210 SA 190 DE 5 F A c o0 mi 170 An z 5 DO 0A Ho w 150 An DD 5 Ha a 130 er Q f m S 110 FLE A 90 La F 70 LIL 50 13 04 03 05 23 05 12 06 02 07 22 07 Date de d but Figure 4 Dur e potentielle de la saison de v g tation en fonction de la date de semis Des scenarii de bilan hydrique calcul s pour la gamme des dates de semis possibles seront d velopp s en fonction des hypoth ses de longueur de cycle caract risant les divers types de cultivar de fonio susceptibles de valoriser au mieux la ressource pluviom trique 7 Le Zonage des potentialit s agro climatiques cas du Fonio L outil de simulation du bilan hydrique qui aura t calibr sur quelques parcelles de r f rence sera utilis pour r aliser un zonage des potentialit s agroclimatiques du fonio pour les 3 r gions consid r es par le projet Les simulations devront ainsi produire sous la forme fr quentielle des estimations de l ETR et autres indicateurs de rendement sur la base de scenarii repr sentatifs des syst mes de culture propres aux 3 r gions qui auront t document s par le WP 5 Pour ce faire il conviendra de caract riser
4. I M Doumbia Y O Scheuring J F 1984 L am lioration de la culture du sorgho Proceedings of the Regional Workshop held at Ouagadougou 123 141 Kouressy M Niangado O Demb l T Vaksmann M Trouche G Reyniers F N 1998 La s lection de sorghos photop riodiques Bacci L Reyniers F N Eds Le futur des c r ales photop riodiques pour une production durable en Afrique tropicale semi aride Actes du s minaire international 27 30 avril 1998 Florence Italie Ed CeSIA Florence Italie CIRAD Montpellier France pp 247 262 Maraux F Baron C Forest F Imbernon J Ouaidrari H 1994 Pr visions de rendement du mil en Afrique Sah lienne l exp rience du CIRAD FAO Colloque Villefranche sur mer 24 27 octobre 1994 Morel R 1992 Atlas agroclimatique des pays du CILSS Centre AGRHYMET BP 11011 Niamey Ouattara M Vaksmann M Reyniers F N Kouressy M Niangado O 1998 Variabilit ph nologique des sorghos du Mali et adaptation la diversit des agro cosyst mes Perez P 1994 Etude du ruissellement sur les sols cultiv s du Sud Saloum du diagnostic l am nagement de parcelles Th se de doctorat ENSAM Montpellier 251 p Perrier A 1984 Mise jour des d finitions sur l vapotranspiration et les besoins en eau des cultures Les besoins en eau des cultures Les Besoins en eau des cultures INRA pp 881 883 R3S 1991 Symposium sur la Gestion Agroclimatique des Pr cipitati
5. RUr si Sd gt Scc On rappellera que l offre en eau du sol est estim e en consid rant la pluie utile et le stock en eau en fin de p riode pr c dente Le cycle cultural La plante est caract ris e par la dur e de son cycle v g tatif d compos en p riode de v g tation caract risant les diff rents stades de d veloppement de la plante On citera les 4 phases pour le cas de c r ales telles que le mil installation initiation paniculaire floraison et maturation Compte tenu du caract re photosensible et photop riodique du fonio hypoth se en cours de validation par Vaksmann et al avec pour cons quence une date de floraison quelle que soit la date de semis lev e le mod le de bilan hydrique devra tre adapt pour prendre en compte cette sp cificit dans le calcul final de la dur e exacte des phases de v g tation la p riode initiale d installation pouvant s allonger en fonction de la pr cocit de la date de semis La date de semis Prenant en compte les savoirs et les pratiques traditionnelles le mod le consid re une r gle de d cision permettant de d clencher au moindre risque le semis une date donn e Cette r gle consid re le risque encouru une date donn e par la jeune plantule de lever d s la pluie et de se retrouver en situation de s cheresse dans les jours suivants Ce risque et la valeur seuil diminuent rapidement en fonction du temps qui s coule partir d une date identif
6. exprime par l quation RU Scc Spf Elle caract rise une humidit volumique utilisable par la plante L expression en humidit pond rale soit RU en mm doit alors prendre en consid ration la densit apparente du sol On en d duit que la r serve utile des sols dans la zone soudano sah lienne est tr s variable Les ordres de grandeur vont de 50 mm sol sableux 130 mm sol argileux par m tre de sol colonis par les racines La texture a par la suite une grande influence sur la RU De m me la profondeur de sol colonisable par les racines est un facteur pouvant limiter la r serve utile Elle d pend de SARRA Syst me d Analyse R gionale des Risques Agroclimatiques DHC Diagnostic Hydrique de Cultures d velopp par le Cirad et le Centre Agrhymet Niamey l esp ce cultiv e des techniques culturales cas de la semelle de labour et des obstacles physiques et chimiques que le sol peut opposer la croissance racinaire tels qu un horizon compact indur ou un horizon pr sentant une toxicit aluminique La r serve utile racinaire RUr est la valeur de la RU obtenue lorsque Scc et Spf sont valu s entre la surface et la cote maximale atteinte par les racines pour la culture consid r e Le Stock utile Sd auquel peut correspondre un stock utile racinaire est la quantit d eau utilisable par la culture un moment donn Sd humectation offre en eau dans le sol Spf si Sd lt Scc Sd
7. 193pp Doorenbos J Pruitt WO 1977 Guidelines to predicting water requirements FAO Irrigation and Drainage Paper No 24 FAO Rome Italy 179pp Eagleman J 1971 An experimental derived model for actual evapotranspiration Agric Meteorol 8 385 394 ESPACE 1991 Evaluation suivi de la production en relation avec le climat et l environnement Aghrymet Cirad Atelier de Mindelo Cap Vert CIRAD Minicoop Forest F Clopes A 1994 Explication de la variabilit du rendement d une culture de mais plus ou moins intensifi e l aide d un mod le de bilan hydrique am lior In Bilan hydrique agricole et s cheresse en Afrique tropicale Atelier R3S Bamako decembre 1991 Reyniers and Netoyo pp 3 15 J Libbey Paris 13 Forest F Cortier B 1991 Diagnostic hydrique des cultures et la pr vision du rendement r gional du mil cultiv dans les pays du CILSS In Soil water balance in the Sudano Sahelian zone M VK Sivakumar J S Wallace C Renard et C Giroux d Proceedings of the Niamey workshop Niamey Niger f vrier Wallingford lahs Press p 547 557 Girard X Baron B Cortier B 1991 DHC version 4 Logiciel de Diagnostic Hydrique des Cultures Manuel d utilisation AGRHYMET Niamey Rep Niger Goze E 1990 Mod le stochastique de la pluviom trie au Sahel Application l agronomie G n rateur des pluies Th se de doctorat Universit de Montpellier IL France 1990 Konate
8. CeSIA Florence Italie CIRAD Montpellier France 270 pp Baron C Reyniers F N Clopes A Forest F 1999 Applications du logiciel SARRA l tude de risques climatiques Agriculture et D veloppement 24 89 97 Baron C Clopes A Perez P Muller B Maraux F 1996 Manuels d utilisation de SARRAMET 45 p SARRABIL 35 p et SARRAZON 29 p CIRAD Montpellier France Baron C Sarr B Bonnal V Diouf O Dingkuhn M 2003 SARRAH a crop model for PROMISE Oral presentation on the conference Monsoon environments Agricultural and hydrological impacts of seasonal variability and climate change ICTP Trieste Italy 24 28 March 2003 Bertrand R Gigou J 2000 La fertilit des sols tropicaux Paris Maisonneuve et Larose 2000 397 p Le technicien d agriculture tropicale 40 Cochem J Franquin P 1967 A study of the agroclimatology of the semiarid area south of the Sahara in West Africa FAO UNESCO 325 p Dancette C 1983 Estimation des besoins en eau des principales cultures pluviales en zone soudano sah lienne Agro Trop 38 281 92 Dingkhun M Baron C Bonnal V Maraux F Sarr B Sultan B Clopes A Forest F 2003 Des outils d aide la d cision pour les cultures pluviales au Sahel au niveau de la parcelle et au niveau r gional Ed Cirad Montpellier Doorenbos J Kassam AH 1979 Yield response to water FAO Irrigation and Drainage Paper No 33 FAO Rome Italy
9. autres que biophysiques s opposant au gain de productivit de les hi rarchiser et d en tirer des orientations pour l avenir en s inspirant du sch ma de r flexion d velopp ci apr s Aide la d cision sur la gestion des cosyst mes cultiv s Risques d origine climatique pr sents dans nombreux cosyst mes tropicaux Etude du risque rendement par mod les agroclimatiques Zonages agroclimatiques Choix vari taux Suivi de campagne agricole Mod le SARRA 6 Aller us loin dans l analyse des interactions techniques miliew rendement Mod les de culture Mais pas de mod le de culture universel Em Enqu tes parcelle et exploitation WP 5 a Tenir compte des contraintes aux niveaux sup rieurs Couplage avec mod les eE Action Suite projet INCO FONIO Exploitation D cision Recommandations finales du Projet Bassin Versant Mod le multi agent Nouvelle probl matique de Syst me agraire recherche associant la fili re et les scientifiques Figure 6 Sch ma de r flexion gt aide la d cision 9 Conclusion La m thodologie propos e doit nous permettre d appr hender les potentialit s offertes par la culture du fonio tout au long d un gradient de conditions p doclimatiques cf d livrable 31 et sous une large diversit de syst mes de production Elle nous permettra d s lors d identifier les freins l exten
10. la dur e de cycle et de la variabilit des pluies Disposant de rendements observ s in situ il sera propos de calibrer la fonction de production du rendement du type Iresp rdt grain ETRcycle ETM cycle x ETR ETMpc Avec rendement esp r a x Iresp b quation 4 Fonction de production du rendement ETRpc ETMbpc repr sente la satisfaction des besoins en eau au moment de la p riode critique de l piaison floraison qui permet d estimer l effet du facteur hydrique sur le rapport grain paille Rendement esp r Grain Kg ha avec engrais sans engrais Iresp Figure 5 Courbe de r ponse l eau en agriculture pluviale 10 8 La validation du zonage par couplage des r sultats du mod le avec ceux des enqu tes sur les syst mes et les conditions socio conomiques Dans la mesure o les comp tences techniques seront disponibles des observations ponctuelles seront faites sur les syst mes en milieu paysan On tentera ainsi de comparer les estimations du mod le avec les observations chez les agriculteurs Les suivis de parcelle propos s dans le WP 5 seront donc mis profit pour v rifier la pertinence des param trages utilis s dans la simulation et permettront si n cessaire de r aliser des simulations sp cifiques pour un milieu donn ou pour un cultivar donn Ces traitements permettront d explorer la variabilit des situations rencontr es et donneront des indications compl mentaires par rapp
11. la variabilit des principaux facteurs entrant en ligne de compte Ainsi la dur e utile de v g tation selon les types vari taux de fonio devra faire l objet d un ensemble de caract risations et analyses au champ stations de Sotuba Mali et Bordo Guin e pr alable aux simulations et fera l objet d une validation l occasion du travail d analyse r alis suite aux campagnes de collecte des cultivars r alis es en 2006 Disposant de la gamme des dur es de cycle possibles on disposera de simulations du bilan hydrique pour des id otypes vari taux de Fonio ayant une dur e de cycle th orique variant de 70 210 jours Les simulations r alis es de 10 en 10 jours pour un type de sol donn permettront d estimer les variables suivantes Pluie ETP et ETM cumul es sur le cycle Ruis lame ruissel e dans les situations o cela se justifie ETRcycle et ETR i ETM i par phase de v g tation 1 DR drainage sous l enracinement par phase de v g tation indicateur de lessivage Le rendement esp r du fonio en mati re s che totale et en grain calcul partir d une courbe de r ponse qui aura t calibr e partir des enqu tes de terrain Les r sultats seront cartographi s en consid rant deux hypoth ses de r serve en eau du sol On disposera alors pour un type de sol et un agroclimat donn d informations sur l esp rance de rendement en fonction de la date de semis lev e de
12. notamment la capacit de r aliser une analyse fr quentielle des termes du bilan hydrique Disposant du mod le calibr des termes du bilan hydrique le travail de recherche visera identifier et disposer d un jeu de param tres adapt s permettant de traiter des questions pos es sur le terrain En premier lieu l analyse fr quentielle pr cise du r gime des pluies Franquin et al 1977 sera n cessaire pour valuer la variabilit spatiale et temporelle de la dur e de la saison de v g tation et en particulier de la date de son d but et de son terme Les travaux pr c demment r alis s pour le mil et le sorgho au Mali r cemment tendus aux stations de r f rence retenues pour la Moyenne et Haute Guin e et pour la r gion de S gou Cinzana permettent de caract riser la loi de variation de l v nement saison de v g tation Les r sultats figure 4 calcul s par l quipe labosep de Sotuba montrent ainsi une excellente repr sentativit et compl mentarit des trois agroclimats consid r s de 210 140 jours en Moyenne et Haute Guin e la gamme des cycles possibles se r duit l intervalle 70 150 jours pour les r gions de Cinzana et du S no La mise en vidence d une relation homog ne entre la dur e esp r e de la p riode de v g tation favorable la croissance et au d veloppement de la culture du Fonio et la date du d but de la saison des pluies confirme par suite l int r t d
13. particulier du mode de gestion du sol du calage du cycle et du niveau d intensification Les simulations agroclimatiques r alis es partir des donn es climatiques de la zone soudano sah lienne montrent que des potentiels de production de biomasse primaire tr s lev s peuvent tre atteints 50 t MS ha sous r serve de pratiques culturales performantes et d une alimentation hydrique satisfaisante Dans la r alit ce sont des productions en mati re s che totale de l ordre de 5 10 t MS ha qui sont obtenues en milieu rural ce qui illustre bien le caract re contraignant des conditions biophysiques risque hydrique et socio conomiques absence de technologie Au plan scientifique les sciences agronomiques visent optimiser les termes Ea et Eb travers une am lioration globale du syst me de culture 1 2 L Eau facteur de production et de risque L analyse des acquis de la recherche en bioclimatologie des cosyst mes semi arides montre que les performances des cultures C Dancette et al 1977 sont fr quemment affect es par une insuffisante alimentation hydrique de la culture au cours de p riodes dite de s cheresse qui surviennent en cours de cycle de v g tation Ces stress peuvent tre aussi bien li s au manque de pluie qu son exc s Dans ce dernier cas le stress doit tre associ une toxicit aluminique ou un lessivage excessif des bases changeables cations source de toxicit pou
14. PCA Projet n 015403 FONIO Am lioration de la qualit et de la comp titivit de la fili re fonio en Afrique de l Ouest Projet de Recherche sp cifique cibl STREP INCO WORK PACKAGE 6 Acquisition des connaissances sur les syst mes de culture base de fonio et voies d am lioration de la productivit D 33 Approche concert e et tapes m thodologiques pour combiner des donn es biophysiques et socio conomiques diff rentes chelles Author Francis FOREST Cirad Workpackage leader Didier STILMANT CRA W Project coordinator Jean Fran ois CRUZ Cirad CRA W Centre Recherches Agronomiques Wallon Belgique Mars 2007 Projet co financ par la Commission Europ enne au cours du 6 me programme cadre 2002 2006 Niveau de diffusion PU Public PP Restreint aux participants d autres programmes Services de la Commission inclus RE Restreint un groupe sp cifi par le consortium Services de la Commission inclus X co Confidentiel restreint aux membres du consortium Services de la Commission inclus Author Francis FOREST Cirad Centre de Coop ration internationale en Recherche Agronomique pour le D veloppement D partement Performances des syst mes de production et de transformation tropicaux UPR Couverts permanents Avenue Agropolis TA B 01 07 34398 Montpellier Cedex 5 France Ce travail a t r alis en collaboration av
15. RRA Le mod le SARRA Syst me d Analyse R gionale des Risques Agroclimatiques a t mis au point par le CIRAD sp cifiquement pour les cultures pluviales ventuellement avec irrigation de compl ment en r gions tropicales Il fonctionne au pas de temps journalier avec cumul d cadaire ou pentadaire ne s pare pas l vaporation du sol de la transpiration de la culture propose plusieurs options de simulation du ruissellement et consid re un r servoir de taille variable en fonction de la progression des racines en profondeur Les donn es d entr e sont la pluviom trie journali re ETP vapotranspiration potentielle journali re ou d cadaire les coefficients culturaux la r serve utile du sol les param tres de la fonction de ruissellement et la vitesse de descente du front racinaire Le calcul de l ETR de la culture propos e repose sur une relation empirique robuste entre le taux de remplissage de la r serve utile racinaire et le rapport ETR ETM Le ruissellement est estim en caract risant un tat de surface moyen du champ fonction du mode de gestion Le drainage se produit lorsque les apports d eau pluie irrigation ruissellement exc dent la capacit de stockage du sol Une fois qu ont t ainsi calcul s ETR D Drainage R Ruissellement le stock final de chaque jour est actualis en appliquant l quation du bilan hydrique 5 Les param trages indispensables du mod le A compter de la sec
16. ce de surface foliaire LAI rapport de la surface de feuilles la surface occup e au sol par la culture Comme le LAI d pend de la fertilit du sol de l esp ce et du cultivar utilis et d une mani re g n rale de toutes les techniques de gestion de la culture utilis es la demande en eau de la culture d pend galement de tous ces facteurs Dans le cas o aucun de ces facteurs n est limitant pour la croissance l indice de surface foliaire suit une courbe temporelle qui d pend du rayonnement fraction intercept e par la plante plus pr cis ment de la temp rature et l vapotranspiration potentielle de la culture est maximale Cette situation correspond l vapotranpiration maximale ETM de la culture Le rapport entre cette ETM de la culture et l vapotranspiration potentielle Penmann de r f rence est galement maximal et re oit le nom de coefficient cultural kc Ce dernier varie le plus souvent entre 0 4 et 1 4 en fonction de l esp ce cultiv e du stade de d veloppement et du niveau de croissance kc ETM ETP avec Kc F Lai quation 3 Coefficient cultural La relation entre le coefficient cultural et le LAI n est pas lin aire le kc augmente d abord rapidement avec l indice foliaire puis devient progressivement moins variable et se stabilise des valeurs comprises entre 1 1 et 1 4 pour des LAI lev s au dessus de 4 1 4 1 2 1 i 0 8 g 0 6 0 4 0 2 installation
17. d utiliser comme base de travail un mod le valid et ayant fait ses preuves dans la r gion le mod le SARRA utilis pour la r alisation de diagnostic hydrique des cultures DHC dans la zone AGRHYMET On rappellera d une mani re br ve les principes de base propos s par ce mod le L offre en eau est caract ris e par la pluviom trie Pd susceptible d tre modul e d une part par le ruissellement Rd et d autre part par la r serve en eau Rsd utilisable par les racines La demande en eau est caract ris e par le besoin en eau de la plante ETMd qui est fonction de l Evapotranspiration potentielle d cadaire ETPd et du d veloppement de l indice foliaire LAD Les coefficients culturaux d cadaires Kc repr sentant le ratio entre le besoin maximum de la plante ETM et l ETP r gionale de r f rence ont t mesur s in situ tableau 1 pour les principales cultures de la zone soudano sah lienne Le cas du Fonio sera tudi la station de Sotuba en 2007 La r serve utile du sol les plantes exploitent l eau du sol Sd entre deux limites qui d finissent la r serve utile teneur en eau en dessous de laquelle la culture ne parvient plus transpirer valu e par la teneur en eau pF 4 2 et dite teneur en eau au point de fl trissement permanent Spf teneur en eau maximale au del de laquelle l eau s coule par gravit dite capacit au champ Scc La r serve utile s
18. ec Mali Michel VAKSMANN IER Bamako Seydou TRAORE IER Bamako Birama DIARRA IER Bamako Guin e N famara CISSE IRAG Bordo Jacques GIGOU IRAG Bordo Belgique Didier STILMANT CRA W Libramont Brice DUPUIS CRA W Libramont Remarque liminaire Compte tenu des r f rences bibliographiques nombreuses sur un th me aussi restreint impliquant un exc s de citations susceptible d encombrer le texte il a t d cid de se limiter une liste bibliographique Nota Ce travail a t soutenu financi rement par la Commission de la Communaut Europ enne Il ne refl te pas n cessairement les vues et en aucun cas ne pr figure la politique future de la Communaut dans le domaine Sommaire 1 Bases agro climatiques de la production de biomasse 1 1 Le mod le de production de biomasse primaire 1 2 L Eau facteur de production et de risque 1 3 L Engrais facteur de production et de risque 2 Choix d un mod le agro climatique 3 L estimation de l vapotranspiration r elle ETR 4 Pr sentation du mod le de base SARRA 5 Les param trages indispensables du mod le 5 1 Le point sensible La calibration des coefficients culturaux du fonio 5 2 L innovation scientifique la prise en compte du photop riodisme 6 L analyse fr quentielle des termes du bilan hydrique 7 Le Zonage des potentialit s agro climatiques cas du Fonio 8 La validation du zonage
19. i e et d pendante du r gime d arriv e des premi res pluies Cette valeur pluie seuil de semis lev e r ussie est videmment d pendante de la texture du sol Plus le sol est argileux moins l humectation du profil est importante pour une pluie donn e Cet effet texture explique pourquoi les paysans prennent moins de risque semer pr cocement dans les sols sableux la diff rence de sols plus lourds qui imposent d attendre On note ainsi en accord avec cette logique que la culture du fonio est plut t consacr e aux sols sableux avec des pratiques traditionnelles de semis en sec dans de nombreux terroirs en Guin e au S n gal et au Mali 3 L estimation de l vapotranspiration r elle ETR Le bilan hydrique exprime la conservation entre deux dates quelconques de la masse d eau pr sente dans le syst me sol plante atmosph re Cette eau est r partie entre d une part l eau stock e dans le sol et dans la plante et d autre part les flux entrant et sortant de ce r servoir sol figure l Bilan hydrique en culture pluviale Transpiration Flux productif Evaporation Ruissellement Erosion e R serve en eau utilisable par les plantes Drainage Lixiviation Figure 1 Flux hydriques l chelle de la parcelle cultiv e Le calcul de l vapotranspiration r elle d cadaire ETRd de la plante est r alisable partir de l quation ETRd Pd Rd Id Dd Sd O
20. m liorer les performances des cultivars Ainsi de nombreux essais multilocaux ayant montr que ces vari t s de mil et sorgho sont capables de produire plus de grain par mm de pluie les ann es ou la saison des pluies commence relativement t t il s av re utile pour le projet de travailler cette question pour le cas du fonio sachant que des r sultats pr liminaires ont t obtenus r cemment au Nigeria sur Digitaria Exilis Pour r aliser les simulations du bilan hydrique il conviendra par suite de prendre en compte cette aptitude et de proposer un algorithme adapt pour la caract risation de la dur e des phases de v g tation et de leur allongement en fonction de la pr cocit de la date de semis Un des grands objectifs agro conomiques du projet FONIO dans le cadre de son WP6 sera en 8 d finitive de valider cette hypoth se et de proposer une approche et une m thodologie pour l obtention et la reproduction de ce type de vari t s par les agriculteurs Ceci constitue donc un r sultat majeur attendu du WP6 6 L analyse fr quentielle des termes du bilan hydrique Le logiciel de base SARRA contient trois modules 1 SARRAMET qui permet la gestion et l analyse des donn es climatiques avec en particulier le calcul de l ETO 2 SARRABJIL adapt la simulation du bilan hydrique des fins de diagnostic la parcelle et 3 SARRAZON adapt aux analyses r gionales du risque climatique en agriculture avec
21. nternational 27 30 avril 1998 Florence Italie Ed CeSIA Florence Italie CIRAD Montpellier France pp 109 122 Trouche G Vaksmann M Chantereau J Kouressy M Ma ga H D Barro C 1998 Etude du d terminisme g n tique du photop riodisme des sorghos guinea Ratnadass A Chantereau J Gigou J 14 Editeurs Am lioration du sorgho et de sa culture en Afrique de l Ouest et du Centre Actes de l atelier de restitution du programme conjoint sur le sorgho Icrisat Cirad 17 20 mars 1997 Bamako Mali Collection Colloques Montpellier Cirad ca 37 47 Valentin C Bresson L 1992 Morphology genesis and classification of surface crusts in loamy and sandy soils Geoderma 55 225 245 Varlet Grancher and al 1972 Semi empirical Model based on the Monteith equation Thesis in agronomy Inra France Vaksmann M Traore S B Niangado O 1996 Le photop riodisme des sorghos africains Agriculture et d veloppement 9 13 18 Vaksmann M Traor S Niangado O 1996 Le photop riodisme des sorghos africains Agriculture et D veloppement n 9 13 18 Witcombe J R Joshi A Joshi K D Sthapit B R 1996 Farmer participatory crop improvement I Varietal selection and breeding methods and their impact on biodiversity Expl Agric volume 32 Pp 445 460 Wright A J 1976 The significance for breeding of linear regression analysis of genotype environment interactions Heredity 37 89 93 15
22. ogique du fonio sera galement effectu On enregistrera la date de lev e date laquelle 50 des plants auront lev la densit de peuplement l piaison la r colte la hauteur des plants L o ce sera possible une estimation de l indice foliaire la maturit sera r alis e sur base du protocole mis en place par les quipes de Sotuba Suivi de la biomasse a rienne A la r colte la biomasse a rienne sera estim e en r coltant deux carr s de 4 m par parcelle l mentaire On comptera le nombre de plant toute la biomasse sera collect e pes e et un aliquote sera pr lev pour l estimation du poids sec Ces mesures serviront la calibration de l indicateur de rendement esp r en fonction des termes du bilan hydrique 11 L environnement de l exploitation En compl ment des observations de nature biophysiques les informations relatives aux contraintes d exploitation seront prises en consid ration Une attention particuli re sera apport e toute information susceptible de renseigner sur le bon d roulement de la campagne agricole les travaux culturaux et le cas ch ant les dates et quantit d apport des diff rents intrants Ces informations permettront d expliquer tout ou partie de l cart susceptible d tre constat entre les rendements r els obtenus chez le paysan et le rendement potentiel fourni par le zonage Cette analyse des carts permettra d identifier les contraintes
23. onde ann e du projet en disposant des mesures de surface foliaire acquises sur la station de l IER de Sotuba ainsi que des estimations de production de biomasse primaire et secondaire sur plusieurs parcelles d observation en station il devient possible de calibrer les coefficients culturaux Kc ETM ETPr figure 2 et de pr ciser la fonction de pr vision de rendement en biomasse P f ETRcycle ETR ETM phase critique Cette fonction sera calibr e pour un type de sol RU et pour 2 3 niveaux de fertilisation le niveau FO correspondant au syst me traditionnel le niveau F1 avec fumure recommand e par la recherche enfin le niveau F2 correspondant au potentiel maximum d activit racinaire et de production qui sera identifi sur les essais mis en place Bordo Guin e et Sotuba Mali Une fois cette calibration et validation r alis e il sera possible en ann e 3 de r aliser la simulation du bilan hydrique pour l ensemble des situations o l on disposera de donn es agroclimatiques fiables ETP ETM Kc ETP Kc 2 compartiments simul s osrroVorrosscrossr Front racinaire Front Pluies t d humectation Figure 2 Param trisation du mod le de bilan hydrique 5 1 Le point sensible La calibration des coefficients culturaux du fonio Le rapport entre vapotranspiration potentielle de la culture et de r f rence varie au cours du cycle de la culture principalement en fonction de son indi
24. ons R seau de recherche sur la r sistance la s cheresse Bamako D cembre 1991 Rosenberg N J Blad B L Verma S B 1983 Microclimate the biological environment John Wiley and Sons pp 210 212 de Rouw A 2004 Improving yields and reducing risks in pearl millet farming in the African Sahel In Agricultural Systems 81 2004 73 93 Samba A 1998 Les logiciels Dhc de diagnostic hydrique des cultures Pr vision des rendements du mil en zones soudano sah liennes de l Afrique de l Ouest S cheresse 9 4 281 288 Samba A Sarr B Baron C Goz E Maraux F Clerget B Dingkuhn M 2001 La pr vision agricole l chelle du Sahel In Mal zieux E Tr buil G Jaeger M eds Mod lisation des agro cosyst mes et aide la d cision Cirad and INRA Montpellier France 243 262 ScopeL E 1999b Le semis direct avec paillis de r sidus dans l ouest mexicain une histoire d eau in Agriculture et D veloppement 21 71 86 Sivakumar M V K 1988 Predicting rainy season potential from the onset of rains in southern sahelian and soudanian climatic zones of West Africa Agric Meteorol 42 295 305 Traor S B Vaksmann M Kouressy M Coulibaly H Reyniers F N 1998 Etude du d veloppement d un sorgho photop riodique du Mali Bacci L Reyniers F N Eds Le futur des c r ales photop riodiques pour une production durable en Afrique tropicale semi aride Actes du s minaire i
25. ort au zonage moyen qui sera propos pour l chelle r gionale Dans ce cadre les observations au champ porteront sur les variables suivantes Etat de surface Ce param tre indicateur de la rugosit du sol conditionne la propension du sol ruisseler Sans avoir recourir des mesures de l tat de surface du sol m thode de Roose 2004 on pourra effectuer une notation en observant la pr sence de traces de ruissellement l existence d accumulation de s diments caract ristiques de la d sagr gation etc Trois niveaux d tat de surface seront alors renseigner 1 tr s bon tat pr sence d agr gats sol noir pr sence des r sidus v g taux 2 tat moyen h t rog n it spatiale zones de d sagr gation traces de ruissellement 3 tat d grad pr sence de chemins d coulement d sagr gation induration de la surface du sol Ces niveaux permettront de piloter le module de ruissellement la parcelle et d effectuer une tude de sensibilit Pluviom trie locale Selon les situations o l on disposera de donn es ponctuelles dans les villages suivis et les stations exp rimentales des simulations seront effectu es partir des donn es de pluie journali re la parcelle et en prenant en compte le calendrier cultural sp cifique Mesures ph nologiques et de d veloppement v g tatif Dans les villages suivis et dans les stations exp rimentales un suivi ph nol
26. par couplage des r sultats du mod le 9 Conclusion 10 Bibliographie Agroclimatologie et bilan hydrique des cultures Pages 10 11 12 13 1 Bases agro climatiques de la production de biomasse 1 1 Le mod le de production de biomasse primaire Pour comprendre les relations existant entre la production de biomasse et le climat il est n cessaire de se r f rer aux connaissances de base acquises dans le domaine de la bioclimatologie On propose ainsi de prendre en consid ration l quation g n rale Monteith 1972 Varlet Grancher 1982 qui d crit l ensemble du processus d interception de la radiation solaire par le couvert v g tal et son effet sur la production de biomasse primaire tl MS primaire f Ec Eb Ea Rg dt to quation 1 La fonction bioclimatologique de production de biomasse primaire Cette quation met en jeu la ressource en nergie et trois fonctions d efficience Rg Radiation globale vers la v g tation Ec Proportion du rayonnement utile pour la photosynth se D fini comme le PAR caract ristique de l environnement climatique local Eb Conversion en de la fraction active de la radiation ou PAR par la photosynth se Cette conversion est directement d pendante du type de plante type C 3 ou C 4 Ea Interception du PAR utile par la v g tation directement li e l importance de la surface foliaire Lai et par suite d pendante du syst me de culture en
27. phase initiale phase de phase de phase d arri re Croissance Mi S4isSon saison fs n scencef Gructification maturation semis r colte plantation y calendrier de la culture Figure 3 Repr sentation fonctionnelle des coefficients culturaux en fonction du stade ph nologique de la plante Dans le cadre du pr sent projet les exp rimentations conduites Sotuba visent caract riser les diff rents Kc pour les vari t s photosensibles en fonction de la dur e de leur cycle elle m me li e la date de semis On peut noter que ces valeurs de Kc ont t obtenues par mesure du bilan hydrique in situ et prise en compte de l vaporation de r f rence bac classe A au cours des p riodes de la saison des pluies o l humidit du sol n est pas limitante conditions dites de Penmann Soit ETR max in situ mesur e par l quation ETRmax Delta stock mesur Avec la prise en compte de la demande vaporativeETP Eva bac classe en saison des pluies Kc mesur ETRmax Eva bac classe A On pr cisera que ces valeurs sont valables en saison des pluies et qu une correction devra tre apport e au cas o la culture du fonio serait irrigu e en saison s che Eva 1 2 ETP saison s che Soit la n cessit de multiplier par ce facteur 1 2 les coefficients culturaux Kc propos s ci apr s Culture Remarque nr croissance ee arri re saison Re L gumineuses ER NE E Haricots secs 0 3 0 4 0 7 0 8
28. r le syst me racinaire qui ne peut plus fonctionner correctement Ainsi si la pluviosit est un facteur indispensable pour assurer un tat et un fonctionnement optimal de la plante elle peut si elle est mal contr l e dans ses exc s ruissellement drainage constituer aussi une contrainte pour la production de biomasse primaire MST mais surtout secondaire gousse graine tubercule 1 3 L Engrais facteur de production et de risque Les tudes conduites en zone soudano sah lienne ces derni res ann es en particulier par le Cirad et ses partenaires ont mis en vidence l effet pervers de la fertilisation sur le rendement des cultures pr sentes dans les syst mes de la r gion lorsque pr cis ment le r gime pluviom trique s av re incertain et irr gulier Dans ces situations tr s fr quentes les cultures ayant re u une fertilisation d veloppent en retour un LAI lev et se retrouvent en situation de stress excessif en raison d un puisement rapide de la r serve en eau du sol li une vapotranspiration lev e pendant la p riode de manque de pluies A contrario les cultures extensives disposent du fait de leur moindre vapotranspiration li e une Lai faible et un contr le de l enherbement par sarclage au cours de la m me p riode d un stock d eau de s curit leur permettant d viter cet tat de stress Ce processus ne pourra pas tre ignor dans les analyses conduire au
29. sein du projet pour expliquer la r ticence des agriculteurs de ces r gions se lancer dans des syst mes consommateurs d un engrais qu il faut acheter pandre alors que le r sultat escompt reste incertain Ce comportement m ritera d tre v rifi pour comprendre pourquoi les agriculteurs ne souhaitent pas apporter de l engrais sur la culture du fonio Pour ce faire les questions suivantes seront trait es Est ce le r gime pluviom trique qui est trop al atoire Est ce la vari t qui ne r pond ni l eau ni l engrais Est ce le syst me de culture le mode de gestion qu il convient de changer 2 Choix d un mod le agro climatique pour la caract risation des potentialit s et contraintes biophysiques de production du Fonio Compte tenu de cette d pendance par rapport au facteur hydrique et consid rant que la temp rature et la radiation solaire ne sont pas les principaux facteurs limitants on admettra que la caract risation des potentialit s de croissance et de d veloppement des vari t s de fonio ainsi que l estimation de la variabilit interannuelle de leur rendement pourra tre r alis e dans une premi re tape en proc dant une caract risation fr quentielle des termes du bilan hydrique de la culture ainsi qu une analyse en terme de probabilit des chances pour la culture du fonio de voir ses besoins en eau satisfaits Pour ce faire il est propos par le Cirad
30. sion de cette culture tant en terme de contraintes p doclimatiques que socio techniques ainsi que les moyens de les lever en particulier en proposant des innovations en mati re de syst me de culture semis direct sur couverture v g tale 12 10 Bibliographie Agroclimatologie et bilan hydrique des cultures Affholder F Reyniers E SCOPEL 1994 L eau et l activit agricole diagnostic et mod lisation du fonctionnement de quelques hydrosyst mes agricoles tropicaux Actes du Symposium International recherches syst me en agriculture pour le d veloppement CIRAD Montpellier p 411 419 Affholder F 1991 Influence de la gestion de la fertilit et du contr le de l enherbement sur l efficience de l eau et la production du mil pluvial Atelier GAP R3S Bamako D c 1993 Affholder F 2001 Mod lisation de culture et diagnostic agronomique r gional Th se INA PG Paris d cembre 2001 Affholder F 1997 Empirically modelling the interaction between intensification and climatic risk in semiarid regions Field Crops Research 52 79 93 A A Alierol A A Morakiny J A 2005 Photoperiodism in Digitaria exilis Kipp Stapf accessions in African Journal of Biotechnology Vol 4 3 pp 241 243 March 2005 Bacci L Reyniers F N Eds 1998 Le futur des c r ales photop riodiques pour une production durable en Afrique tropicale semi aride Actes du s minaire international 27 30 avril 1998 Florence Italie Ed
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