Matière organique du sol et développement du palmier à huile sous différents modes de gestion des feuilles d'élagage : cas des palmeraies villageoises du département du Plateau au Bénin

Organic matter and palm tree development under palm pruned fronds management : case of smallholder plantations in Plateau region in Benin

• Auteur / Autrice : Hervé Aholoukpè
• Direction : Jean-Luc Chotte, Guillaume L. Amadji
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : ESA-Ecosystèmes et sciences agronomiques - SupAgro
• Date : Soutenance le 16/12/2013
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro en cotutelle avec Université d'Abomey-Calavi UAC (Bénin)
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et agrosystèmes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Adam Ahanchede
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Blavet, Christophe Jourdan, Romain L. Glele
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Ranger, Anastase Azotonde

Mots clés

Mots clés libres

Matière organique

Performances palmeraies villageoises

Durabilité

Bénin

Organic matter

Smallholder plantations performances

Sustainibilty

Benin

Résumé

La culture du palmier à huile en milieu villageois prend de plus en plus d'ampleur dans les zones tropicales où elle contribue pour une part importante à l'économie des pays. Au Bénin, les palmeraies villageoises sont en forte expansion dans un climat particulier caractérisé par des déficits hydriques annuels élevés. Les caractéristiques assez particulières de ces palmeraies villageoises, comme l'association des cultures vivrières dans les jeunes palmeraies, l'absence de fertilisation minérale durant tout le cycle de culture et l'exportation de tout ou partie de la biomasse recyclable, nous interrogent sur la durabilité du système de production. L'étude a été conduite dans le département du Plateau au sud-est du Bénin (2°30 - 2°45 E et 6°35 - 7°45 N). Une première étape de diagnostic de typologie des palmeraies a permis de constater que les palmeraies villageoises appartiennent majoritairement à des petits producteurs dont les faibles moyens financiers ne permettent pas de planter de grandes superficies, ni d'appliquer une fertilisation minérale aux palmiers. Les antécédents culturaux sont pour la plupart des champs de cultures vivrières. Au jeune âge, les palmeraies sont associées à des cultures vivrières très variées. Les pratiques de restitution des sous produits de transformation, limitées à quelques grands producteurs et les modes de gestion des feuilles d'élagage, distinguent les palmeraies villageoises. La gestion des feuilles d'élagage commence à 7 ans d'âge des palmeraies et va d'une restitution quasi-totale en andain à une restitution nulle de ces feuilles au sol.Dans ce contexte, le mode de gestion des feuilles d'élagage dans les palmeraies villageoises peut induire des effets différents sur le système sol-plante, et son impact agronomique et environnemental mérite d'être exploré. A cet effet, la typologie des palmeraies a orienté le choix d'une chronoséquence de palmeraies représentant les deux modes contrastés de gestion des feuilles d'élagage : la restitution totale en andain (RT) et la restitution nulle (RN). Cette chronoséquence a servi aux études comparatives de l'effet de ces modes sur les compartiments sol et plante du système de production.Dans le compartiment sol, les stocks de matière organique, les paramètres physico-chimiques, l'activité microbienne et le statut de la matière organique ont été étudiés. Les études au niveau de la plante ont concerné dans un premier temps les paramètres de développement (densité, longueur et surface) des racines primaires, secondaires et fines. Et dans un second temps, les biomasses et minéralo-masses aériennes de la plante. Les études de biomasse aérienne ont nécessité la mise au point de méthodes non destructrices basées sur des équations allométriques d'estimations des biomasses de la feuille et du tronc.

Smallholder oil palm plantations are taking increasingly importance in tropical areas where the crop contributes significantly to the economy of the countries. In Benin, smallholder oil palm plantations are in expansion in a particular context characterized by high annual water deficits. Smallholder plantations are characterized in particular by the association of food crops with the young palms, the absence of mineral fertilization throughout the growing cycle and the removal of all or part of recyclable biomass. These specific characteristics raise some questions about the sustainability of the production system. The study was conducted in the region of Plateau located in southeast of Benin (2º 30-2º 45 E and 6 ° 35-7 ° 45 N). A first step diagnosis of the plantations' typology showed that small farmers own the major part of plantations. These small farmers have limited financial resources that neither allow them planting large areas nor applying mineral fertilizers. Food crops represent predominantly the previous cropping history of the plantations. The young palm trees are always associated with various food crops. Practices of mill residues recycling, limited to a few large producers, and the management of pruned fronds distinguish the smallholder plantations. Management of pruned fronds starts at 7 years old of the palm plantation. There are various ways of management of pruned fronds, from total recycling (RT) to no recycling at all (RN).In this context, the management of pruned oil palm fronds in smallholder plantations may induce different effects on the soil-plant system, and its agronomic and environmental impact deserves to be investigated. For this purpose, the typology of plantations allows to choose a chronosequence of palm plantations representing two contrasting ways of managing pruned fronds: RT of fronds piles and RN practices. This chronosequence was used to compare the effect of management of pruned fronds on soil and plant compartments.In the soil compartment, organic matter stocks, chemical parameters, microbial activity and status of organic matter were studied. The studies at the plant level concerned, first, the development parameters (density, length and surface area) of primary, secondary and thin roots; and second, the above ground biomass and mineral-mass of the plant. The studies of the aboveground biomass required to develop non-destructive methods based on allometric equations to estimate biomass of frond and trunk.On the agronomic view, the RT practice after 10 years of fronds recycling induced a significant effect on soil fertility parameters. Organic matter and nitrogen stocks at 0-50 cm depth increased by 70% and 50%, respectively, under frond piles compared to inter-rows without fronds. Surprisingly, the RN practice did not induce a decrease of organic matter stock over time. The increase of carbon and nitrogen stocks after 10 years of fronds recycling, improved soil parameters on the first 20 cm depth. The soil was enriched in organic matter (20gC.kg -1) and nitrogen (1.5gN.kg -1). The sum of exchangeable cations and cationic exchange capacity reached average values (7meq.100g -1) two times higher than the cases of no recycling of fronds. Calcium and magnesium contents increased while potassium contents are very low. The pH increased to 0.5 units and the soil shifted from acid to slightly acid status. Total recycling of fronds induced an increased soil microbial activity witch changed the quality of soil organic matter. So, the carbon content of fine organic fractions (< 20μm) increased to 40% at 0-5 cm and to 15% at 20-30 cm, compared to the no recycling of pruned fronds.