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Evaluation et déterminisme du bilan de l'azote en sols cultivés du centre Burkina Faso : étude par traçage isotopique 15N au cours d'essais en station et en milieu paysan

Bonzi Moussa. 2002. Evaluation et déterminisme du bilan de l'azote en sols cultivés du centre Burkina Faso : étude par traçage isotopique 15N au cours d'essais en station et en milieu paysan. Vandoeuvre-lès-Nancy : INPL, 178 p. Thèse de doctorat : Sciences agronomiques : Institut national polytechnique de Lorraine

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Encadrement : Ganry, Francis

Abstract : In the semi-arid and arid zones of Africa, nitrogen is a major limiting factor for crop production but, paradoxically, N can be in excess in the soil during sorne periods of the rainy season. The objective of this study is to have a better knowledge of N losses under maize and sorghum in order to reduce the N20 emission and to improve the efficiency of mineral N fertiliser in these regions. For that, we (i) quantified globally the N losses and distinguished those coming from N mineral fertiliser from N losses coming from other N sources, and, (ii) quantified the sources of N losses. In a second step, the obtained data were used to identify indicators, easily measurable, permitting to know the part of total N in the above ground plant components that is taken up from the soil (NdfS %). Our study was conducted in a research station and by onfarm research in Burkina Faso, and also in laboratories on a Luvisoil. 15N was used to determine N fertiliser efficiency. The results show sorne periods during the raining cycle with (i) a negative nitrification that we attribute to denitrification and, (ii) others events with an excess of N03-N in the soil as compared to the N demand of the cereals. Total N losses measured during ten years, appear to be linked positively with (i) the decrease of soil pH ( 20 kg ha-1 y-1 of N loss in soils that lost pH, but only 8 kg N ha-1 y-1 in soils receiving manure and showed no change in pH), and, (ii) with the amount of mineral or organic amendements applied to the soil: a) liming when the soil receives also manure (loss of 68 kg N ha-1 y-1 with manure + lime, but only 8 kg N ha-1 y-1 with manure alone); b) increase ofN fertiliser amount (loss of 63 vs.20 kg N ha-1 y-1 for high and low level of urea application respectively); c) increase in manure application (225 vs.8 kg N ha-1 y-1 with high and lower level respectively). Processes behind these N losses are leaching and denitrification; volatilisation concerns mainly N from the urea. Leaching under sorghum on the research station (mean annual rainfall 850 mm), does not exceed 10 kg N ha-1y -1 at the depth of 90 cm. Denitrification data, obtained in vitro, tend to show that (i) this risk exist in the field, (ii) is increased by manure application, and (iii) that this risk is positively related by the clay content of the soil. N losses from urea applied without and with manure are 31 % and 37 % respectively from which 7 and 0.4 % respectively is leached and 24 and 37 % goes to the atmosphere. Volatilisation, measured in laboratory, can reach 30% of the applied urea. NdfS% is high (between 60 and 80 %) and is linked positively to the efficiency of the N fertiliser. Increase of N fertiliser efficiency needs therefore a reduction of the N losses (by working the urea in the soil for example) and an increase of the pool of N in the soil that can be mineralised (for example, by increasing the symbiotic N2 fixation capacity of the cowpea). Statistical analysis shows also that, in the absence of mineral N fertiliser, the total N amount in the above ground plant components (Ntot plant) is a useful indicator for Ndts %, and that Ntot plant is a function of the levels in mineral N and exchangeable K in the soil before planting. (Résumé d'auteur)

Résumé (autre langue) : En zone aride et semi-aride, l'azote est un facteur limitant majeur de la production végétale mais, paradoxalement, il peut être en excès dans le sol durant certaines périodes du cycle pluviométrique, accroissant ainsi le risque pour l'environnement. L'auteur fait l'hypothèse que la maîtrise du bilan de l'azote permettra de dégager des solutions économiquement acceptables pour réduire les émissions de N2O et augmenter l'efficacité de l'engrais azoté. Ce travail a pour objectif : (1) de quantifier les pertes globales de N en dehors du système sol-plante, en distinguant celles de N engrais, et d'analyser les processus majeurs à l'origine de celles-ci : minéralisation, lixiviation, volatilisation et dénitrification, (2) de définir des indicateurs de fourniture de N sol et de N engrais à la plante. Les expériences sont réalisées en laboratoire, en station et en milieu paysan. Le traceur 15N permet in situ une approche rationnelle de l'étude de l'efficacité de l'engrais et de la fixation de N2. Les mesures de nitrification in situ montrent l'existence de périodes, dans le cycle pluviométrique, caractérisées soit par un déficit de N-NO3- (Nitrif nette < 0) attribué à la dénitrification, soit par un excès de N-NO3- par rapport à la demande de la céréale. Les pertes globales de N évaluées sur une dizaine d'années apparaissent liées positivement à deux facteurs : l'acidification du sol (20 kg ha-1an-1 dans un sol qui s'acidifie contre 8 dans un sol où l'apport régulier de fumier empêche l'acidification), et l'intensification, notamment le chaulage en présence de fumier (68 kg N ha-1) et les fortes fumures. Les processus à l'origine de ces pertes globales sont la lixiviation, la dénitrification et la volatilisation mais celle-ci affecte principalement l'azote de l'urée. La lixiviation sous sorgho à Saria (isohyète 850 mm), à 90 cm de profondeur, ne dépasse pas 10 kg N ha-1an-1. La dénitrification n'a pas été quantifiée in situ mais des mesures in vitro montrent que le risque de dénitrification existe et qu'il est accru dans le sol recevant fumier et chaux à la fois, et ce en relation positive avec la teneur en argile du sol. Les pertes de N engrais (urée) sans et avec fumier sont de 31 % et 37 % dont respectivement 7 et 0.4 % proviennent de la lixiviation et, par déduction, 24 et 37 % d'émissions gazeuses. La volatilisation est mesurée au laboratoire ; fonction décroissante du taux d'argile, elle peut atteindre 30 % de l'urée apportée. La part de l'azote de la plante provenant du sol est élevée (60 < NdfS% < 80) et liée positivement à l'efficacité de N engrais. Accroître l'efficacité de N engrais nécessite donc d'augmenter le pool N minéralisable du sol (en augmentant notamment la fixation de N2 du niébé qui d'après nos résultats est faible) et de réduire les pertes (en enfouissant l'urée notamment). Par voie statistique, on obtient un indicateur de NdfS % fondé sur le Ntot plante du témoin 0N lequel est lui-même fonction de la teneur N minéral et K éch. du sol avant culture. (Résumé d'auteur)

Mots-clés Agrovoc : Plante céréalière, Cycle de l'azote, Technique des traceurs, Azote, Engrais azoté, pH du sol, Acidification, Chaulage, Amendement organique, Argile, Texture du sol

Mots-clés géographiques Agrovoc : Burkina Faso

Classification Agris : P33 - Soil chemistry and physics
U30 - Research methods
F04 - Fertilizing

Auteurs et affiliations

  • Bonzi Moussa, CIRAD-AMIS-AGRONOMIE (FRA)

Autres liens de la publication

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/510968/)

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