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Au Maroc, les effets des changements climatiques couplés à la dégradation des ressources en sol constituent des facteurs majeurs limitant le développement socio-économique. Parmi ces facteurs, le labour intensif pratiqué par les agriculteurs marocains provoquent l’appauvrissement des sols en matière organique (MO) et affectent leurs propriétés physiques (stabilité structurale, densité apparente) ce qui favorise leur érosion. L’objectif de ce papier est d’évaluer dans quelle mesure le semis direct (SD), peut être utilisé pour remédier à ces divers défis précités. La méthodologie adoptée consiste à suivre les teneurs en MO à différentes profondeurs dans deux sites sur des sols du Maroc Central ayant des conduites contrastées de labour sur le moyen et le long terme: semis direct (SD) et semis conventionnel (SC). En complément, nous avons étudié l’effet du SD sur deux propriétés physiques du sol à savoir : la stabilité structurale et la densité apparente (Da). Les résultats obtenus ont montré les effets favorables du système du SD sur ces propriétés du sol. Des différences entre les deux traitements ont été enregistrées, d’une part, à la surface du sol après 10 et 11 ans d’essai (premier site) et d’autre part, en profondeur après 32 ans d’essai (deuxième site). Ces différences ont été significatives (P-value <0,05) pour tous les paramètres à l’exception de la Da. On en conclut que le SD a amélioré la qualité du sol sur le moyen et le long terme, ce qui contribue à réduire sa vulnérabilité à l’érosion.
La matière organique (MO) du sol joue un rôle important dans le fonctionnement des écosystèmes terrestres. Grâce à ses multiples fonctions, particulièrement son pouvoir de résistance à l’érosion, la MO est considérée comme une composante principale déterminante de la qualité du sol (Balesdent et al. 2000; Chenu et al. 2000; Pagliai et al. 2004). La présence de la MO en quantité suffisante dans le sol porte des modifications considérables sur les éléments nutritifs ainsi que sur ses propriétés physiques (DU et al. 2014; Andruschkewitsch et al. 2013; Acaret al. 2018; Bottinelli et al. 2017; da Silva Oliveira et al. 2017). Elle améliore la fertilité du sol, renforce la cohésion entre les particules minérales, contribue à une bonne structuration du sol et améliore l’infiltration de l’eau. Par conséquent, elle est un facteur clé des sols, à la fois pour lutter contre les effets des aléas climatiques (sécheresse, érosion, ruissellement), et pour assurer une production alimentaire durable (Bot et Benites 2005). Cependant, les sols marocains subissent actuellement une réduction du taux de la MO. La perte de la MO au fil du temps est d’origine essentiellement anthropique suite à l’utilisation de techniques inappropriées. Malheureusement, les agriculteurs, dans leur majorité, ignorent qu’à long terme des pratiques agricoles comme le labour profond n’intègrent pas les exigences d’une agriculture durable. À cet effet, l’adoption d’une stratégie de valorisation et de protection des sols doit s’imposer comme une préoccupation forte à l’échelle internationale. Plusieurs auteurs (Bessam et Mrabet 2003; Mrabet 2011; Sheehy et al. 2015; Moussadek et al. 2011) ont révélé l’importance de l’adoption de l’agriculture de conservation et notamment le semis direct (SD) en tant qu’un remède alternatif face à cette situation alarmante. Cette technique a pour objectif d’assurer la durabilité du système de production agricole en réduisant la vulnérabilité des sols à l’érosion via l’accroissement des teneurs en MO à la surface du sol (Moussa-Machraoui et al. 2010).
Cet article contribue à cet effort de recherche en mettant l’accent sur les changements qui ont affecté les propriétés physiques du sol sous deux essais conduits sous SD depuis une décennie dans le plateau des Zaërs (10 à 11 ans, moyen terme) et trois décennies dans la plaine des Abda (32 ans, long terme). On s’intéressera particulièrement à la teneur de la MO, la stabilité structurale et la densité apparente (Da).
Deux sites expérimentaux dont le sol est de type Vertisol ont été retenus pour l’étude. Le premier site expérimental est situé à la station expérimentale de l’INRA à Marchouch, situé dans le plateau de Zaërs, aux environs de Romani à 68 Km au Sud-Est de Rabat (Longitude : 06° 71’ West ; Latitude : 33° 60’ Nord ; Altitude : 339 m).L’expérimentation a débuté en 2004.Le deuxième site est situé à la station expérimentale de l’INRA à Jemaat Shaim (dans la région de Safi) et l’essai à été mis en place en 1983. Les températures et les précipitations mensuelles pour l’année 2014-2015 de deux sites sont présentées dans la figure 2.
Durant l’année 2014-15 il est constaté que dans la région de Jemaat Shaim la température est plus élevée et la pluviométrie plus faible que celles enregistrées dans la région du Marchouch.
D’après les analyse de la granulométrie des sols des deux sites (Tableau 1), on endéduit que les deux sols étudiés ont une texture argileuse.
Les parcelles des deux sites expérimentaux ont été divisées et traitées selon deux modalités distinctes liées au travail du sol : semis direct (SD) et semis conventionnel (SC). La modalité SC correspond à un travail conventionnel du sol (labour jusqu’à 30 cm de profondeur) suivi d’un travail superficiel (10 à 15 cm) par Cover-Crop dont l’objectif est la préparation des lits de semences et l’enfouissement des résidus de culture de l’année précédente. La modalité SD consiste à faire une seule opération aratoire. Cette dernière est réalisée avec un semoir spécial qui consiste à ouvrir le sol sur 2 à 3 cm et placer la semence à environ 5 cm de profondeur. Les résidus des cultures restent en surface du sol L’essai expérimental SD a été installé depuis 1983 à Jemaat Shaim, et depuis 2004 à Marchouch. Il est à noter que l’essai de Jemaat Shaim est le plus ancien au Maroc. Les deux sites sont basés sur la rotation céréales/légumineuses, voire céréales sur jachère pour le site de Jemaat Shim.
Afin d’étudier l’impact du SD surla qualité physique du sol, des échantillons ont été prélevés à la surface du sol et en profondeur en faisant des répétitions selon le paramètre à mesurer. Le tableau 2 résume les informations concernant le prélèvement des échantillons dans les deux sites étudiés.
Les échantillons prélevés ont été séchés à l’air libre, puis tamisés à 0,2 mm de diamètre. La teneur en carbone organique a été mesurée selon la méthode de Walkley et Black (1934).
La stabilité structurale du sol permet d’estimer la capacité d’un sol à conserver sa structure quand il est soumis à différentes contraintes. Elle est déterminée par la méthode proposée par Le Bissonnais (1996). Cette méthode combine trois tests décrivant le comportement du sol soumis à différentes conditions climatiques et hydriques que l’on peut rencontrer à la surface du sol. Ces tests sont:
Traitement d’humectation rapide par immersion ;
Traitement d’humectation lente par capillarité ;
Traitement de désagrégation mécanique par agitation après réhumectation.
Les résultats obtenus pour chaque traitement ont été exprimés en mm sous la forme de Diamètre Moyen Pondéré (DMP) (Le Bissonnais 1996).Plus le DMP d’un sol est élevé, plus sa stabilité est grande.
La mesure de la densité apparente a été effectuée à l’aide de cylindres de volume connu. Les échantillons prélevés sont pesés avant et après leur passage à l’étuve à 105 °C pendant 48 heures. La mesure de la densité apparente, exprimée en g/cm3, a été effectuée selon la méthode de Grossmanet Reinsch (2002).
Dans l’objectif de déterminer l’effet de deux traitements (SD et SC) sur les propriétés physiques du sol, une comparaison des moyennes des mesures a été réalisée selon le test Student au seuil de 5%.
Les résultats des teneurs en MO des sols étudiés sont présentés dans le tableau 3. A moyen terme, les essais sur le site de Marchouch ont montré, après 10 et 11 ans, des teneurs en MO significativement plus élevées pour le SD à la surface du sol (0-10cm) d’essais que pour le SC. Ceci est conforme aux résultats obtenus dans des travaux précédents (Angers et al. 1997; Blanco-Canqui et Lal 2008; Moussadek et al. 2011, 2014 ; Jemai et al. 2013), qui ont conclu que le SD permet d’accroître la teneur en MO à la surface du sol contrairement à celle du SC. La raison de cette augmentation est liée à la gestion des résidus de la culture antécédente qui ne sont pas totalement prélevés sous SD et qui se décomposent à la surface du sol. Concernant la distribution des teneurs en MO dans les couches profondes, Shi et al. (2012) ont constaté des teneurs similaires entre les deux traitements. Cependant, les résultats obtenus dans le site de Marchouch après 11 ans d’essais, montrent que les teneurs en MO dans les couches au-dessous de 10 cm, sont supérieures sous SD en comparaison avec le SC.
Sur le long terme, les essais sur le site de Jemaat Shaim (après 32 ans d’expérimentation) indiquent des valeurs en MO du sol statistiquement (P-value < 0,05) plus élevées pour le système du SD tout au long du profil cultural jusqu’au 40 cm de profondeur. Ceci est en concordance avec les résultats obtenus sur des sites similaires sous SD (Mrabet 2002; Moussadek et al. 2011; Nascente et al. 2013). Une accumulation plus importante de la MO a été enregistrée sous SD dans la couche 5-10 cm par rapport à celle enregistrée dans les deux autres couches de la surface du sol 0-2,5 cm et 2,5-5 cm. La variation de la teneur en MO entre les deux modes du travail du sol pour les trois couches superficielles précédemment citées est respectivement de l’ordre de 54%, 47% et 44%. Cette augmentation plus forte de la MO sous SD, observée à la profondeur 5-10 cm par rapport à 0-5 cm, peut être expliquée par la présence des fentes de retraits dans ce sol de type Vertisol (Paton 1974; Kovda et al. 1996; Moussadek et al. 2017). Ceci est en concordance avec les travaux d’Obour et al. (2017) qui ont trouvé après 50 ans d’essais sur un sol limoneux des teneurs en MO significativement plus élevées sous SD que sous SC pour l’horizon 0-30 cm alors qu’aucune différence significative n’était observée en-dessous de 30 cm.
En comparant les résultats obtenus à moyen et à long terme, on peut constater que l’accumulation de la MO à la surface du sol et dans les couches profondes dépend de la durée de l’adoption de système du SD. Ceci a été confirmé par Kibet et al. (2016), qui ont montré que l’augmentation de la teneur en carbone organique sous SD par rapport au SC devenait significative (P-value < 0,05) dans les horizons 0-10 cm et 10-20 cm pour un essai de 33 ans de durée alors qu’elle ne l’était pas sur un essai de 9 ans.
Le Bissonnais (1996) a défini la stabilité structurale des agrégats par la capacité d’un sol à conserver son arrangement entre les particules solides et les vides quand il est exposé à des contraintes de différentes natures et de différentes intensités. L’impact de type d’engins de labour du sol, des gouttes de pluie ou l’humectation sont des exemples d’actions pouvant affecter la stabilité d’un sol. Une bonne stabilité structurale réduit la battance et par conséquent les pertes des sols par le ruissèlement.
Les effets des pratiques culturales étudiées sur la stabilité structurale sont exprimés en diamètres moyens pondéraux (DMP). Les résultats de Marchouch (10 ans d’essais sous SD) sont présentés dans la figure 3 et ceux de Jemaat Shaim (32 d’essais sous SD) dans la figure 4.
À moyen terme, les résultats obtenus après 10 ans d’essais dans le site de Marchouch ont montré que les différences entre les moyennes sont statistiquement significatives (P-value < 0,05) pour deux tests sur trois (test d’humectation rapide et d’humectation lente). L’effet positif du SD sur le test d’humectation lente qui se caractérise par des pluies modérées confirme le résultat obtenu après 7 ans d’essais sur le même site (Moussadek et al. 2011). Cependant, ces auteurs n’avaient pas trouvé de différence significative pour le test d’humectation rapide, ce qui renforce l’idée que l’amélioration des propriétés physiques du sol via la système SD se fait progressivement. Ainsi, après 10 ans, le sol résiste mieux sous SD que sous SCà une humectation brutale, forme la plus vulnérable à la désagrégation du sol. Cet effet positif de la stabilité structural sous semis direct pour les deux tests est probablement dû à l’accumulation des teneurs en MO à la surface du sol et à la bonne cohésion que le sol garde lorsqu’il est soumis à des pluies modérées, confirmant ainsi les résultats obtenus par certains auteurs (Annabi et al. 2011; Belmekki et al. 2013). Par ailleurs, l’absence d’une différence significative pour le test de désagrégation mécanique, peut être due à l’effet de l’éthanol qui sature la porosité des agrégats d’une part et d’autre part, à l’intensité de désagrégation qui dépend de l’énergie appliquée lors de retournement du sol (Annabi et al. 2011). De même, elle pourrait être due à une insuffisance d’accumulation de la MO en surface (0-20 cm) (Abiven et al. 2009). À long terme, après 32 ans d’essais, le DMP moyen obtenu pour les trois tests de la stabilité structurale a été significativement (P-value <0,05) plus élevé sous le système du SD que sous celui du SC pour les deux couches 0-10 cm et 10-20 cm de profondeur. Ces résultats sont en accord avec ceux obtenus par Kibet et al. (2016) à 0-10 cm de profondeur sur des parcelles sous SD installées depuis 1981. Cependant, ces auteurs n’ont trouvé aucun effet significatif du SD à 10-20 cm de profondeur.
Le DMP moyen obtenu pour les trois tests de la stabilité structurale a été plus élevé sous le système du SD que sous celui du SC pour les deux sites étudiés. La différence de DMP moyen obtenu entre les deux modes de travail du sol a été observée aussi bien après 32 ans qu’après 11ans d’expérimentation. L’amélioration de la stabilité structurale sous SD peut s’expliquer par une diminution des actes aratoires qui permet par la suite d’augmenter progressivement la teneur en matière organique du sol. En effet, de nombreuses études ont mis en relation une augmentation de la stabilité structurale avec l’accumulation de la teneur en MO (Sixet al.1999; Bissonnette et al. 2001; Carter 2002). L’accumulation de la MO à la surface du sol permet donc d’améliorer l’agrégation des particules et donc de limiter son exposition au risque d’érosion.
D’après ces résultats à moyen et à long terme, on peut conclure que le système du SD affecte positivement la stabilité structurale des sols ce qui conduit à améliorer leur structure. Par conséquent, ce système peut réduire l’érosion du sol (Lal, 1991).
La densité apparente est considérée parmi les principaux indicateurs physiques de la qualité du sol. Elles renseignent sur la porosité et le tassement du sol.
Les résultats obtenus pour les mesures de la densité apparente sont présentés dans le tableau 4. Ces résultats montrent des valeurs plus élevées sous le système du SD par rapport à celles obtenues sous celui du SC après 10 et 11 ans d’expérimentation. Des constats similaires ont été trouvés par Dam et al. (2005) et Liu et al. (2014). La différence entre les moyennes n’est pas significative entre les deux traitements, contrairement aux résultats obtenus sous SD après sept ans d’essais pour le même site (Moussadek et al. 2011). À long terme dans le site de Jemaat Shaim, la différence entre les deux traitements reste peu importante sur la couche 0-10 cm. Le même constat a été observé à une profondeur de 10-20 cm. En comparant les résultats obtenus sous SD après sept, dix, onze et trente-deux ans, la densité apparente des Vertisols sous SD diminue au-delà de dix ans et aucune différence significative n’est observée entre les deux systèmes. Une étude similaire sur l’effet à moyen et à long terme du SD sur la densité apparente a été faite par De Moraes et al. (2016). Ces derniers auteurs ont comparé la Da des Oxisols sous SD après 11 ans (SD11) et après 24 ans d’essais (SD24) à celle obtenue sous SC. Ils ont montré que la Da est significativement plus élevée sous SD que sous SC. Cependant, cette Da a été trouvéeplus faible sous SD24 que sous SD11 à 0-10 cm de profondeur (Da SD11> Da SD24> Da SC). Pour les résultats obtenus sur la couche10-20 cm, une plus faible Da a été observée sous SD24 que sous SC (Da SD11> Da SC> Da SD24). Ces résultats confirment qu’il faut du temps sous SD pour que la Da puisse diminuer et que cette diminution est probablement due à l’accumulation de la MO et à l’intensification de l’activité biologique à la surface du sol.
La présente étude consiste à une synthèse des résultats obtenus sur l’étude de l’effet du semi direct (SD) sur les propriétés de deux sols argileux situés dans la région de Zaër (Marchouch) et d’Abda (Jemaat Shaim). Les résultats montrent qu’après 11 ans à Marchouch (moyen terme) et 32 ans (long terme) d’essais à Jamaat Shaim, le système sous SD favorise l’accumulation de la MO en surface du sol. Cet accroissement de la teneur en MO explique la meilleure stabilité des agrégats sous SD que sous SC (labour intensif). Sur le moyen et long terme,les rrésultats ont montré agrégats sous SD que sous SC (labour intensi. Les travaux ont montré l’effet bénéfique du SD sur les propriétés physiques des sols (MO, stabilité structurale et Da) et donc un effet positif pour réduire leur vulnérabilité à l’érosion hydrique.
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