N’dienor, Moussa (2006) Fertilité et gestion de la fertilisation dans les systèmes maraîchers périurbains des pays en développement : intérêts et limites de la valorisation agricole des déchets urbains dans ces systèmes, cas de l’agglomération d’Antananarivo (Madagascar). PhD thesis Agronomie Chimie du sol, INAPG Département AGER, INAPG 2006INAP0034.

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Abstract

Increasing urbanization in developed countries in general, and in Africa in particular, increases the

extent of poverty, a strong demand for food products and an important production of urban domestic wastes.

Thanks to a reduction of transportation costs (among other things) urban agriculture can significantly contribute

to the food supply of cities. Urban vegetables cropping systems have an increasing role in supplying fresh food

products. However, the recent use of decreasingly fertile lands raises the need for fertilizers. At the same time,

the price of chemical fertilizers increases and the availability of internal organic matter is broadly insufficient. In

this context, the use of (mostly organic) domestic wastes is an alternative. We study the possible use of these

organic wastes for vegetable cropping systems in the urban area of Antananarivo (Madagascar). We combine

inquiries to farmers to analyze the way they manage their soil fertilization and on-field experimentations to

assess the potential use of urban wastes in farming systems. Tomato production has been investigated as it is the

prevalent production in these systems. A village at the East of Antananarivo has been used as a pilot.

Based on the concepts of cropping systems, decision rules models and soil fertility, our field

investigations show that farmers use a variety of soils and strongly rely on poor ferrallitic soils from hills, soils

whose fertility is progressively build by using a diversity of matters. We reveal the various criteria used by

farmers to assess the ability of soils to produce fresh vegetables: water availability, chemical soil fertility

evaluated through the local name of soils and the time since the first vegetable crop. We objectivize these

empirical assessment with the creation of a common criteria based on chemical analysis of these soils (Chemical

Fertility Index IFC). We established the attribution rules of fertilizers, in particular the cattle manure

management models, the decisions rules they rely on to build crop succession, their categorization of vegetables

crops as a function of the duration of the cultural cycle, and the technical management of tomato fertilization.

We show that farmers enhance the fertility of poor soils by combining sequential entrance of different types of

crops in the successions and allocation of diverse fertilizer matters. We reveal the function of leek production as

a measure of a satisfying fertility level for soils. The study confirms and precise the limiting feature of internal

fertilizers for the extension of vegetable cropping systems in general and for tomato production in particular.

The on-field experiment was conceived (choice of farmers, soils, experimental treatments) in

relationship with the inquiries results and with tomato as the tested crop. We did this experiment during three

cultural seasons, two of which corresponding to the main cultural season for this crop in the region. We used the

concepts and methods of agronomical diagnosis. This experiment concerned the use of a specific urban waste,

the dumping riddled, locally called “terreau d’Andralanitra” (Andralanitra’s mold), as a substitute for cattle

manure or chemical fertilizers. Results show that field treatments with “terreau” in substitution with cattle

manure (T3), and in a lower way the treatment with “terreau” in substitution with chemical fertilizers (T4) lead

to a tomato yield equal or higher than the farmers techniques’one (T1). Yield variability between treatments and

between fields is chiefly due to the number of commercial fruits NFC component. It remains a high intratreatment

variability, chiefly in the treatments using cattle manure (a very heterogeneous matter). The use of

“terreau” as a substitute with cattle manure shows a tomato early growth significatively higher than other

treatments especially in the ferrallitic solis (tanety). When there is no parasitism neither weeds nor water deficits

(it was the case during the first experimental cultural cycle), mineral supply could explain the variability of

growth and yield between treatments and fields, but we have no sufficient means to analyze their dynamics in

soils and plants. Laboratory experiments on cattle manure and “terreau” mineralization show a faster nitrogen

release by terreau, whilst the cattle manure shows a temporary nitrogen re-organization. The “terreau”, a little

elaborated product, could thus present interests in the dynamics of vegetable cropping systems extension in the

area.

These results and the limits of this study are discussed in relationship with the literature: they lead to

scientific and operational perspectives. Our study may be extrapolated in other contexts with the aim of building

a generic methodology of agricultural use of urban wastes in vegetables cropping systems

Table of content

INTRODUCTION - 1

PREMIERE PARTIE : PROBLEMATIQUE ET METHODOLOGIE GENERALE - 5

CHAPITRE 1. POURQUOI S’INTERESSER A L’AGRICULTURE URBAINE ET AUX SYSTEMES MARAICHERS

URBAINS ET PERIURBAINS (SMUPU) DANS LES PAYS EN DEVELOPPEMENT (PED)? - 6

1. L’agriculture urbaine, en expansion dans les pays en développement - 6

2. Une agriculture dominée par les systèmes maraîchers urbains et périurbains (SMUPU) - 8

2.1 Les principales caractéristiques des SMUPU - 9

2.2 Atouts et principaux problème liés à l’agriculture urbaine et aux SMUPU - 10

CHAPITRE 2. L’AUGMENTATION DE LA PRODUCTION DANS LE SMUPU POSE DES PROBLEMES DE GESTION DE

FERTILITE ET DE FERTILISATION - 11

1. L’amélioration de la fertilité constitue un problème aigu pour les SMUPU - 11

2. Une agriculture urbaine et des SMUPU qui conquièrent des sols peu fertiles - 12

3. Notion de fertilité et relation avec la fertilisation : la fertilité d’un milieu, une notion polysémique et liée

au contexte socio-économique d’une région - 12

CHAPITRE 3. VALORISATION AGRICOLE DES DECHETS URBAINS DANS LES PED : UNE CARENCE AIGUE EN

MATIERE DE RECHERCHES SCIENTIFIQUES - 15

1. Des déchets urbains en forte augmentation et un gisement partiellement valorisé - 15

2. Que sont ces déchets ? - 15

3. Problèmes de gestion des déchets et valorisation agricole des déchets urbains de par le monde : données

générales - 16

3.1 La gestion des déchets urbains représente des enjeux économiques et environnementaux majeurs - 16

3.2 La valorisation agricole des déchets urbains à travers le monde: un fait généralisé - 17

4. Des recherches encore limitées sur la valorisation agricoles des déchets urbains - 18

CHAPITRE 4. CONTEXTE D’ANTANANARIVO ET CONSEQUENCES SUR LA PROBLEMATIQUE - 20

1. L’agriculture urbaine à Antananarivo : diversité et place des systèmes maraîchers - 20

2. Les systèmes maraîchers dans l’agglomération : potentialités et contraintes - 23

2.2 Des systèmes maraîchers confrontés à des ressources limitées en matières fertilisantes - 24

2.3 Une extension des systèmes maraîchers par la colonisation des terres de « tanety » - 25

3. Les déchets ménagers urbains d’Antananarivo : une forte production et une valorisation en perspective ?

- 27

CHAPITRE 5. METHODOLOGIE GENERALE ET CONCEPTS UTILISES - 29

1. Méthodologie Générale - 29

2. Objectifs généraux et concepts mobilisés - 29

2.1 Par enquêtes : - 29

2.2 Par expérimentation en conditions paysannes: - 30

DEUXIEME PARTIE : FERTILITE DES SOLS ET FERTILISATION DES CULTURES

MARAICHERES SELON LES AGRICULTEURS DANS L’AGGLOMERATION D’ANTANANARIVO33

SECTION I. CADRES CONCEPTUELS ET APPROCHES METHODOLOGIQUES - 34

CHAPITRE 1. LES CADRES CONCEPTUELS - 34

1. Les concepts de systèmes de culture et d’itinéraire technique - 34

2. Les représentations des décisions techniques dans l’exploitation - 35

2.1 Le concept de modèle d’action - 35

2.2 Les modèles de représentation des décisions techniques dans l’exploitation - 36

2.2.1 La gestion de la ressource en terre : décisions techniques portant sur les successions de culture - 36

2.2.2 La gestion technique de la sole d’une culture - 38

CHAPITRE 2. METHODOLOGIE DES ENQUETES - 40

1. Objectifs des enquêtes - 40

2. Dispositif d’enquêtes - 40

2.1 Thèmes abordés dans les enquêtes - 40

2.2 Choix des exploitations - 41

2.3 Récapitulatif du dispositif - 44

SECTION II. RESULTATS DES ENQUETES - 45

CHAPITRE 1. COMMENT LES AGRICULTEURS APPREHENDENT ET EVALUENT LA FERTILITE DES SOLS ? - 46

1. Critères sur lesquels se basent les agriculteurs pour appréhender la fertilité des sols - 46

1.1 Type de sol (nom vernaculaire) : la fertilité chimique, comme première base de différenciation paysanne entre les

sols - 46

1.2 L’accès à l’eau, condition d’expression de la fertilité chimique - 48

1.3 Ancienneté de la parcelle (âge de la mise en culture en maraîchage), comme indicateur de fertilité - 49

2. Prise en compte de la fertilité des sols par les agriculteurs à travers la constitution des successions de

culture - 50

2.1 Analyse de la localisation des cultures et des successions de cultures - 50

2.1.1. Un parcellaire fractionné, composé des divers types de sols et localisé autour des points d’eau - 50

2.1.2. Analyse de la constitution des successions des cultures - 52

2.2 Evaluation de la fertilité des différents types de sol - 65

2.2.1 Rendement de la tomate obtenu dans les différents types de sol - 65

2.2.2 Analyse critique de la vision paysanne des sols par l’IFC des parcelles - 66

CHAPITRE 2. LA CONSTRUCTION DE LA FERTILITE DES SOLS PEU FERTILES - 68

1. Apparition des différentes cultures sur les parcelles - 68

1.1 Première mise en culture maraîchère des parcelles - 68

1.2 Rythme d’apparition, dans le temps, des différentes cultures en fonction de leur exigence en fertilité du sol pour

les agriculteurs - 69

2. Quelles constructions de la fertilité pour les sols peu fertiles ? - 71

2.1 Rythme d’apparition de cultures et des matières fertilisantes (figures 16 a à 16 h) - 71

2.2 Analyse spécifique d’un cas (14 Ch) - 74

CHAPITRE 3. ANALYSE DES MODES DE GESTION DE LA FERTILISATION DES CULTURES - 76

1. Matières fertilisantes, leurs effets attendus par les agriculteurs et conséquences sur leur attribution aux

cultures - 76

1.1 Une diversité de sources de matières fertilisantes dans les exploitations agricoles - 76

1.2 Les fonctions des différentes matières fertilisantes telles que perçues par les agriculteurs - 77

1.3 Les règles d’attribution des matières fertilisantes aux cultures - 78

1.4 Les modalités de fertilisation selon les cultures - 80

2. Gestion du fumier bovin dans les exploitations agricoles : pénibilité et gestion rythmée par les saisons, le

« bien être » animal et les besoins de cultures - 81

2.1 Atelier de production du fumier : de la collecte de bozaka à la sortie du fumier de l’étable - 82

2.2 Atelier de stockage et de transformation éventuelle - 84

2.3 Atelier d’épandage du fumier sur les cultures - 86

CHAPITRE 4. LA CONDUITE CULTURALE DE LA TOMATE PAR LES AGRICULTEURS - 89

1. Les traits généraux du modèle de conduite culturale de la tomate - 89

1.1 Sur l’ensemble du cycle cultural - 89

1.2. Focalisation sur les apports de fertilisants ; traits communs - 91

1.2.1. Au trou de plantation - 91

1.2.2. Au binage - 93

1.2.3. Au démariage - 93

1.2.4 Début floraison - 93

1.2.5. Stade petits fruits - 93

1.2.6. Fructification-grossissement - 94

1.2.7. Récoltes 1 à 5 - 94

2. Fertilisation prévisionnelle entre agriculteurs (cf tableau 35) - 95

3. Les écarts prévisions/réalisations et les raisons à l’origine des écarts - 97

3.1 Cas de l’agriculteur 1 (Syl) - 97

3.2 Cas de l’agriculteur 8(Jm) - 99

TROISIEME PARTIE : VALORISATION AGRICOLE DES DECHETS URBAINS (TERREAU)

D’ANTANANARIVO SUR LA TOMATE DE PLEIN CHAMP EN CONDITIONS PAYSANNES - 101

CHAPITRE 1. CARACTERISATIONS DU TERREAU ET DU FUMIER BOVIN ; CONCEPTS ET METHODOLOGIES

UTILISES - 102

1. Le terreau d’Andralanitra : un produit non toxique et a priori intéressant comme fertilisant - 102

2. Concepts utilisés - 105

2.1 Le diagnostic agronomique - 105

2.2 Application du diagnostic agronomique (A.D) à l’élaboration du rendement de la tomate de plein champ dans nos

conditions - 107

3. Approches méthodologiques - 107

3.1 Choix des campagnes expérimentales - 108

3.2 Choix des traitements expérimentaux - 109

3.2.1 Construction de la « pratique paysanne homogénéisée » :T1 - 109

3.2.1.1 Stades clés retenus pour les apports des matières fertilisantes en T1 - 109

3.2.1.2 Les matières fertilisantes apportées aux différents stades : nature (Tableau 41) - 110

3.2.1.3 Les doses d’apport des matières fertilisantes en T1 - 110

3.2.2 Constitution des traitements de substitution - 111

3.2.2.1 Rôle éventuel du terreau comme amendement organique - 111

3.2.2.2 Substitution terreau/engrais chimique - 112

3.2.3 Choix des autres traitements - 112

3.2.4 Récapitulatif des cinq traitements retenus - 113

3.3 Essais et manipulations complémentaires - 114

3.3.1 Des essais au laboratoire pour mieux caractériser les matières organiques - 114

3.3.2 Une tentative d’essai en « station » et en pots (cf. Annexe 6) - 114

3.4 Choix des parcelles et des agriculteurs - 115

3.5 Choix des variables des suivis agronomiques - 116

CHAPITRE 2. RESULTATS EXPERIMENTAUX DE LA CAMPAGNE PRINCIPALE (C1) - 121

1. Analyse du rendement et de ses composantes en campagne - 121

1.1. Constats sur le rendement - 121

2. Facteurs explicatifs des comportements du rendement et de ses composantes en campagne 1 - 128

2.1. Les éléments autres que l’alimentation minérale - 128

2.2. Eléments nutritifs - 129

2.2.1.1 Teneur en azote de la plante - 129

De même que pour l’azote, nous allons dans la suite examiner les teneurs des plantes en phosphore puis en

potasse - 130

2.2.1.2 Teneur P plante des trois parcelles aux trois stades - 131

2.2.1.3 Absorption du potassium par la plante aux trois stades - 132

2.2.2.1 Teneurs en azote du sol - 132

2.2.2.2 Teneur P assimilable sol - 133

2.3. Relation entre Rendement et IFC - 137

2.4. Evolution de la fertilité chimique du sol (Etat 0 et fin du cycle) sur les 3 parcelles de suivis fins - 138

3. Comparaison avec les autres campagnes - 140

3.1. Campagne 3 (C3) - 140

3.2. Campagne 2 (C2) - 144

4. Conclusion des expérimentations paysannes - 145

QUATRIEME PARTIE : DISCUSSION DES RESULTATS, LIMITES ET PERSPECTIVES

SCIENTIFIQUES ET OPERATIONNELLES - 147

CHAPITRE 1. RETOUR SUR LES RESULTATS, LES OBJECTIFS ET LES LIMITES DE NOTRE ETUDE - 148

1. Rappel des résultats sur la construction et la conduite des systèmes de culture maraîchers - 148

2. Limites et questions sur cette analyse des pratiques paysannes - 149

3. L’intérêt de l’utilisation agricole du terreau d’Andralanitra comme substitut au fumier bovin local et aux

engrais chimiques NPK (11-22-16) en conditions paysannes - 150

4. Difficultés et limites de cette expérimentation en conditions paysannes - 151

CHAPITRE 2. CONFRONTATION DES RESULTATS A LA BIBLIOGRAPHIE - 155

1. Enquêtes - 155

2. Résultats expérimentaux - 155

CHAPITRE 3. ELEMENTS DE PERSPECTIVES SCIENTIFIQUES ET OPERATIONNELLES - 158

1. Perspectives scientifiques - 158

1.1 Pour l’analyse des décisions techniques - 158

1.2. Pour l’expérimentation - 158

2. Questions et perspectives opérationnelles - 160

2.1 Pour un terreau plus disponible et moins cher ? - 160

2.2. Le terreau d’Andralanitra peut-il satisfaire la demande maraîchère ? - 161

2.3. Vers de nouveaux produits issus de déchets urbains à Antananarivo ? - 162

CONCLUSION GENERALE - 163

CONCLUSION GENERALE - 165

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