Table de matières
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La terre a connu un bon nombre des stades du réchauffement et de refroidissement sous forme de cycle. A l’échelle paléo climatique, le globe traverserait actuellement une époque interglaciaire, c’est-à-dire une époque chaude qui se poursuit depuis plus de 10 000 ans. À l'intérieur de ces longs cycles, des variations plus fréquentes et moins intenses sont mesurables. Aux Xème et XIème siècles, une période chaude et moins humide s’installe. Cette phase est appelée optimum médiéval (Kaere, 2009).
Le groupe international sur l’évolution du climat (GIEC), tire la sonnette d’alarme depuis de nombreuses années quant à l’ampleur et aux effets du réchauffement climatique général. Fait aggravant, le GIEC vient de confirmer avec un « très haut degré de confiance », dans son dernier rapport (AR4), la primauté de la responsabilité de la créature suprême sur les facteurs naturels influençant le réchauffement climatique global. Dans le temps, l’accroissement des émissions de gaz à effet de serre devrait nécessairement augmenter davantage le réchauffement général et induire de multiples effets sur le système climatique mondial. Le continent noir est considéré comme la région la plus vulnérable et sensible aux effets des changements climatiques du fait de la fragilité des économies et cet état des choses se fait fort sentir sur le secteur agricole qui occupe près de 75% de la population. Une parfaite corrélation s’établie entre ce secteur et l’évolution du climat, cela directement ou indirectement. Pour autant il est encore délicat d’évaluer l’ampleur et la nature de ces changements à l’avenir, en particulier pour ce qui concerne les précipitations (Amadou L, 2008).
Les changements climatiques soulèvent de graves problèmes pour l’agriculture et la sécurité alimentaire en Afrique généralement et particulièrement dans certaines régions de la république Démocratique du Congo comme le Bushi et la plaine de la Ruzizi. Ses impacts directs sur la production alimentaire se fait sentir en ce sens que ses effets modifient les conditions agro écologiques avec des influences indirects sur la croissance et la répartition du revenu (Barrow, 1987).
Ce phénomène du climat changeant quoiqu’ayant déjà des graves répercussions sur le quotidien des congolais, pourra toutefois en avoir plus en déstabilisant la production alimentaire et les prix des denrées alimentaires ainsi menacer la sécurité alimentaire. De nombreuses collectivités rurales d’Afrique sont déjà chroniquement vulnérables aux pénuries alimentaires provoquées par la variabilité climatique actuelle et d’autres demeurent certainement sensibles à la question. Les changements climatiques se traduisent notamment d’abord par une augmentation de la variabilité inattendue et souvent moins avantageux, les phénomènes extrêmes devenant de plus en plus sévères et répétitifs le plus souvent. Se faisant aussi se sentir sur le calendrier des précipitations, lesquelles parviennent plus à servir de repères saisonniers pour les plantations et/ou semi, les récoltes sont incertaines, minimes, la méchanceté du climat s’exprime alors par des inondations, de sécheresses, de vagues de chaleur, de tempêtes, insaisonnalité des denrées agricoles de tout genre (Camphuis, 1998).
Si les mesures imposantes ne sont pas prises, l’insécurité alimentaire s’aggravera sensiblement. La hausse récente de l’insécurité alimentaire est manifestement la preuve d’un climat plus hostile. Selon les rapports du Programme Alimentaire Mondial (PAM), pour la première fois dans l’histoire de l’humanité, en 2010, plus d’un milliard de personnes ont eu faim dans le monde. Sur 50 pays dont l’approvisionnement alimentaire est le plus menacé, 36 sont africains de ces derniers, la RDC se taille une place de choix.
Une production agricole fiable nécessite un environnement stable. Une variabilité climatique accrue, conjuguée à une tendance au réchauffement systématique, menace tant la sécurité alimentaire que les exportations agricoles. Les outils de gestion des risques climatiques destinés à accroître la résilience consistent notamment en de meilleurs systèmes d’alerte rapide et régimes d’assurance contre les intempéries, qui informent, préviennent, réduisent et répartissent les risques de façon à ce que les agriculteurs et les secteurs commerciaux et industriels agro-alimentaires ne pâtissent pas dans une mauvaise saison (Seck, 2005).
I.2. ADAPTATION AGRICOLE AUX INCERTITUDES CLIMATIQUES
L'eau est l'un des principaux besoins des végétaux qui parait être la fondamentale de toutes les formes d’interaction et investissements que nécessiterait le secteur agricole pour une meilleure formulation du rendement.
Cependant, comme démontré précédemment la Précipitation, source principale de cette ressource se voit être insuffisante et irrégulière dans la plupart des régions agro écologiques, mais un peu plus dans celles qui sont arides et semi-arides. Dans ces régions, le taux d'évaporation est généralement élevé pendant la saison de croissance. Lorsqu'il pleut, les pluies sont torrentielles et la plupart des sols ne peuvent pas absorber l'eau tombée en si peu de temps (Anschutz, 1998). En raison de ces caractéristiques climatiques, le peu d'eau de pluie disponible doit être utilisée le plus efficacement possible. Pour cela, soit on contrôle par des pratiques hydro agricoles les eaux du ruissellement superficiel (collecte de l'eau), soit on stimule l'infiltration et la conservation de l'eau de pluie tout en limitant l’évaporation du sol (rétention de l'humidité du sol) (FAO, 1990).
Les atouts qu’offrent les techniques de collecte de l'eau et de rétention de l'humidité dans les zones (semi-)arides se résument comme suit : plus les plantes disposent d'eau, plus les rendements sont fiables, élevés et sécurisés. De plus, les plantes supportent mieux les périodes de sécheresse (adaptabilité) et une production végétale est possible là où elle n'aurait aucune chance de réussir dans les conditions normales. La plupart des techniques de collecte de l'eau utilisent des grandes sources d'eau comme les rivières et les eaux souterraines (par ex. les puits et les systèmes d'irrigation) et exigent des investissements à grande échelle. Dans de nombreuses zones tropicales chaudes, cependant, des méthodes simples ont été mises au point pour collecter le ruissellement superficiel dans des buts de la production agricole. Le ruissellement est collecté et utilisé au lieu de provoquer l'érosion. Ainsi, il existe de nombreuses techniques de collecte aux applications différentes (Anschutz, 2000).
Alors que la collecte de l'eau utilise et même provoque le ruissellement superficiel, la rétention de l'humidité du sol a pour but d'éviter le ruissellement et de conserver l'eau de pluie le plus possible à l'endroit où elle tombe tout en limitant sa perte par évaporation. Cependant, la distinction entre les deux types de techniques n'est pas toujours évidente, surtout quand le bassin versant (qui produit le ruissellement) est très petit. De plus, les techniques de rétention de l'humidité du sol sont applicables dans la zone cultivée des systèmes de collecte de l'eau (IRAT, 1997).
Deux remarques sont nécessaires ici : d'une part, les techniques décrites n’ont pas pour but d’accroitre la quantité totale de pluie disponible dans une zone ; elles n’accroissent seulement la quantité d'eau disponible pour les cultures en assemblant de l'eau qui autrement serait perdue. D'autre part, comme elles accumulent l'eau de ruissellement dans une petite zone (cultivée), les techniques de collecte de l'eau mal conçues agrandissent le risque d'érosion dans les terrains à forte pente (Shanan et al. 1999). Au sens le plus large, la collecte l'eau est le captage du ruissellement dans des buts de production agricole. Le ruissellement peut être collecté à partir des toits et des terres, mais aussi à partir des cours d'eau saisonniers.
Les systèmes qui collectent le ruissellement des toits et des terres sont collectionnés sous le terme de collecte de l'eau de pluie, et ceux qui captent le
Ruissellement des cours d'eau saisonniers sous le terme de collecte de l'eau courante (Dupriez, 1990).
Le ruissellement est conservé dans la zone cultivée grâce à des procédés de rétention de l'humidité du sol (dispositif en terre, en pierres ou en couverture végétale). Ces structures permettent à l'eau de pénétrer dans le sol et d'être disponible dans la rhizosphère des cultures. Les techniques de collecte de l'eau à petite échelle captent les eaux de pluie et de ruissellement dans de petits réservoirs couvrant des pentes partiellement courtes (Cedouc, 1987).
La collecte de l'eau convient le mieux dans la plupart des cas et cela surtout dans les régions (semi) arides, cela à cause de leur quantité des pluies (pluviosité annuelle moyenne : 300-700 mm). Elle est adoptée aussi dans certaines zones arides (pluviosité annuelle moyenne : 200-300 mm).Dans les régions tropicales plus arides, le risque de perte de rendement est beaucoup plus élevé et les structures de collecte de l'eau sont plus coûteuses car elles doivent être beaucoup plus grandes et efficientes sur le plan tant agronomique qu’économique (Crawford E., 1982).
Le captage agro hydrique n'est pas spécifique pour le terrain accidenté de plus de 5%, en raison de la répartition inégale du ruissellement, de l'érosion du sol et du coût accru des structures nécessaires, à ceux-ci s’ajoute la pénibilité du travail (Camphuis et al, 1998).
L'un des primordiaux critères pour le choix d’un dispositif de recueil de l'eau est son accoutumance à l'espèce végétale que l'on veut cultiver. Néanmoins, cette dernière est choisie en fonction de la structure du dispositif mis en place pour recueillir l’eau. En la matière, la différence primordiale entre les plantes pérennes (arbres) et les plantes annuelles est que les plantes pérennes exigent une annexion de l'eau à certains endroits, alors que les plantes annuelles profitent plus d'une distribution égale de l'eau sur la zone cultivée. On obtient une attribution égale en nivelant la zone cultivée (Adegdibi, 2003 ; Baudouin, 1984).
Le choix d'une bonne technique de collecte de l'eau dépend de deux groupes de critères égaux:
Si la nouvelle technique appréhende un trop grand risque de perte de production ou si elle exige des besoins en travail trop importants en comparaison aux méthodes éprouvées, elle ne conviendra pas, même si elle est bien conçue, car elle ne rétorquera pas aux préséances de ses utilisateurs (Barrow, 1987).
La sécheresse est une notion relative, car non seulement ses manifestations sont diverses mais sa définition même varie en fonction de son impact et selon l'approche scientifique (Reyes-Gómez et al, 2006).
La sécheresse est l'état normal ou passager du sol et/ou d'environnent, correspondant à un manque d'eau, sur une période significativement longue pour qu'elle ait des manque d'eau, sur une période significativement longue pour qu'elle ait des impacts sur la flore naturelle ou cultivée, la faune sauvage ou les animaux d'élevage. (Sénat, 2003)
Ce « déficit hydrique » fait suite à un déficit pluviométrique inexpliqué, sur de longues périodes durant lesquelles les précipitations sont anormalement faibles ou insuffisantes pour maintenir l'humidité du sol et l'hygrométrie normale de l'air, une augmentation de l'évapotranspiration induite par des plantations consommatrices d'eau (maïs). (Clim sec, 2008)
Il existe trois types de sécheresse. La première, la sécheresse météorologique, survient lorsqu'il existe une période prolongée de précipitations en dessous de la moyenne. La seconde est la sécheresse agricole, lorsqu'il n'existe pas assez d'humidité pour les cultures. Cette condition peut avoir lieu même si les précipitations sont normales à cause des conditions du sol et des techniques agricoles, ou de choix de plantes inadaptées (ex : maïs ou riz, très consommateurs d'eau en zone sèche). (CNRS et CERFACS, 2012).
La troisième et dernière, la sécheresse hydrologique, survient lorsque les réserves d'eau disponibles dans les nappes aquifères, lacs et réservoirs descendent en dessous de la moyenne. Ceci peut arriver même avec des précipitations normales ou au-dessus de la moyenne lorsque l'eau est détournée pour une autre zone géographique ou qu'elle a été surexploitée, ou quand qu'une consommation élevée d'eau dépasse les capacité de la nappe ou des réservoirs à se renouveler, ou quand les conditions d'alimentation des nappes ne sont plus réunies (Loi de Darcy sur de la perméabilité du sol). Dans l'usage le plus fréquent le mot sécheresse se réfère généralement à la sècheresse météorologique. (CNRS et CERFACS, 2012).
Les sécheresses favorisent les incendies qui, s'ils sont fréquents dégradent fortement les sols et les possibilités de régénération et de stockage de l'eau, notamment dans les zones subdésertiques et sur les pentes où l'érosion est exacerbée. Certains feuillus des zones tropicales sèches diminuent leur transpiration ou perdent leurs feuilles en saison sèche. C'est ainsi que les racines des arbres deviennent de plus en plus sec, donc les arbres meurent à la suite d'une sécheresse. (Willem, 2007)
L'eau est la ressource naturelle qui limite le plus les rendements en agriculture (Boyer, 1982). Au niveau des hautes plaines semi-arides, la sécheresse est souvent le facteur principal qui affecte la production (Larbi et al. 1998). En effet, L'eau est le constituant pondéral le plus important des végétaux (50 à 90% de leur masse de matière fraîche). Elle est le milieu dans lequel a lieu la quasi-totalité des réactions biochimiques; elle joue le rôle de solvant, substrat et de catalyseur. Par la pression qu'elle exerce sur les parois, l'eau permet la turgescence cellulaire qui est indispensable au port érigé des plantes herbacées et à l'expansion cellulaire dans les tissus en croissance. La turgescence est également à la base des mouvements des organes (feuilles, étamines) et des cellules (stomates). A l'échelle de l'organisme, l'eau permet de véhiculer les substances nutritives, les déchets du catabolisme et des phytohormones (Martre, 1999).
Le stress hydrique affecte plusieurs variables de fonctionnement de la plante, telles que la température foliaire (Wiegand et al., 1983; Patel et al., 2001; Luquet et al., 2004), la conductance stomatique (Penuelas et al., 1992; Yagoubi, 1993), la photosynthèse (Idso et al., 1981; Moran et al., 1994; Yuan et al., 2004) et la surface foliaire (Penuelas et al., 1992). Une diminution de la teneur en eau de la plante se traduit immédiatement par une réduction de la croissance en dimension avant même que la photosynthèse ne soit affectée (Turner, 1997). A l'échelle annuelle, les conséquences d'une sécheresse dépendent de sa période de démarrage (par rapport au stade cultural) et de sa durée d'action. Les effets observés au champ le plus souvent sont:
Avant de parler de l'influence de l'eau sur la croissance, le développement et le rendement du maïs, nous pouvons d'abord expliquer le concept de l'évapotranspiration. Le mot évapotranspiration désigne à la fois la perte d'eau à partir de la surface du sol, par évaporation, mais également la perte d'eau utilisée par un plant, pendant la transpiration. L'évaporation à partir du sol est la principale source de perte d'eau dans le sol, pendant les premiers stades de croissance. A mesure que la taille des feuilles du maïs augmente, la transpiration devient le principal mécanisme par lequel l'eau passe du sol à la plante, puis du plant à l'atmosphère (Ontario, 2012).
Le rendement est réduit lorsque la demande d'évapotranspiration dépasse l'eau disponible dans le sol à tout moment, pendant le cycle biologique du maïs. La disponibilité, l'absorption et le transport des nutriments sont réduits s'il n'y a pas suffisamment d'eau. Les plants affaiblis par le stress seront plus susceptibles aux maladies et aux dommages causés par les insectes. En l'absence d'eau, les feuilles du maïs s'enroulent. Lorsque les plants sont très stressés, l'enroulement des feuilles débutera tôt dans la journée. La demande d'évapotranspiration du maïs varie pendant son cycle biologique. L'évapotranspiration est maximale à peu près au moment de la fermeture du couvert. Selon les estimations, l'évapotranspiration maximale chez le maïs se situe entre 0,20 et 0,39 po par jour. Le rendement du maïs est plus sensible au stress hydrique pendant la floraison et la pollinisation, et ensuite pendant le remplissage du grain et enfin pendant les stades de croissance végétative. (Ontario, 2012)
Le stress hydrique pendant le développement végétatif réduit l'expansion des tiges et des cellules des feuilles, ce qui réduit la hauteur du plant et la surface foliaire. Le nombre de feuilles n'est habituellement pas perturbé par le stress hydrique. Les racines du maïs peuvent atteindre de 5 à 8 pis de profondeur, et le sol peut contenir de 1,5 à 2,5 po d'eau disponible par pied de sol, tout dépendant de la texture du sol. La taille des épis peut être plus petite. Le nombre de grains (rangées) est réduit. La tension hydrique précoce ne perturbe habituellement pas le rendement jusqu'aux stades V10-V12. Au-delà de ces stades, le stress hydrique commence à avoir un effet croissant sur le rendement du maïs. (Cakir, 2004).
Le besoin en eau d'une plante est la quantité d'eau dont elle a réellement besoin pendant toute sa saison de croissance. Chaque espèce végétale a son propre besoin en eau. Par exemple, la culture objet de notre étude à l’état adulte a de plus en plus besoin de forte quantité d'eau par jour que les oignons adultes. Au sein d'une même espèce, le besoin en eau peut être très variable.
Les besoins en eau d'une plante intègrent deux facteurs : la transpiration et l'évaporation autrement dit l'évapotranspiration. Les exigences hydriques d'une culture sont sous l’influence du climat dans lequel évolue la culture. Par exemple, une variété de maïs cultivée sous un climat froid et nuageux aura besoin de moins d'eau par jour que la même variété cultivée sous un climat chaud et ensoleillé. La durée totale de la saison de croissance varie pour chaque produit. Par conséquent, le besoin total en eau pendant la saison de croissance dépend de l'espèce végétale. Ainsi cultivée dans les régions chaudes à variabilité climatique, la culture exigera un dispositif efficace tel le zaï pour une gestion rationnelle des ressources hydriques.
I.7. Aperçu sur quelques techniques de conservation de l’humidité du sol
I.7.1. Paillage ou Mulching
Historiquement, certains agriculteurs situés dans les zones semi-désertiques ont utilisé la technique du « Much lithique », qui consistait à ajouter des graviers à la couche superficielle de la terre cultivée. Cela permet de réduire l’évaporation d’eau due au soleil et au vent, diminue le ruissellement des pluies et réduit les variations des températures. Certaines pierres peuvent même avoir un effet fertilisant, par diffusion lente de sels minéraux. Des expériences modernes effectuées dans le sud-ouest américain a partir des plantes utilisées dans la civilisation Anasazi ont montré que le rendement étaient nettement améliores par cette technique. (ELIS, F, 1988)
Les sols doivent être faciles à drainer. Dans les zones de faible pluviosité, le sol réagit souvent mieux au mulching avec des matières organiques mortes qu'aux cultures de couverture, car le mulch n'entre pas en concurrence pour l'eau et les nutriments. (Anschutz, J et Shipers, 1998).
On peut pailler en étalant des matières végétales sur et autour de trous de plantation ou semis. Cette méthode convient bien aux arbres et aux cultures qui exigent un arrosage pendant la saison sèche. Le mulch peut aussi être appliqué sur les bandes. Le mulching d'une rangée sur deux est parfois préférable au mulching complet, car cela limite les dangers d'incendie. La couche de mulch ne doit pas être trop épaisse si l'on veut éviter l'échauffement du sol. On utilise souvent un mélange de matières à décomposition rapide et à décomposition lente. Les résidus végétaux de grande taille doivent être coupés ou cassés avant d'être appliqués (Anschutz J et Shipers, 1998).
Les cultures de couverture et l'herbe des vergers fournissent un matériel de mulching facilement disponible. Si on laisse sécher l'herbe destinée au mulching, on ne réduit pas seulement la charge à transporter mais aussi les risques de pourrissement de l'herbe. On peut recouvrir le mulch d'une couche de terre pour le protéger contre le vent. Pendant les semailles ou la plantation, on relève le mulch d'un côté et on recouvre ensuite le trou de plantation(Anschutz J, etShipers1998).
1.7.1.3. Contraintes
Le paillage exige une grande quantité de résidus végétaux, dont les petits paysans des zones sèches ne disposent pas toujours. Son effet est le plus efficacement possible que s'il est appliqué au début des pluies, car il intercepte l'eau et augmente sa rétention. Cependant, le mulching enfin de saison des pluies est souvent plus pratique car on dispose alors davantage d'herbes. Par ailleurs, le paillage organique se décompose rapidement sous les climats très chauds. La constance de la température et de l'humidité du sol permet la survie des maladies et des ravageurs d'une saison des pluies à l'autre. Le mulching à base d'herbes sèches peut provoquer des incendies (FABIYI Y-L, 1964). On réduit ce risque en enfouissant le paillage dans le sol, en paillant une rangée sur deux ou en faisant petits sentiers autour du champ. Dans certains pays, on brûle les résidus végétaux justes avant le début de la saison des pluies. Cela libère une grande quantité de nutriments qui seront disponibles pour la culture suivante. Les restes de culture utiliséepour le mulching libèrent plus lentement leurs nutriments. On doit donc appliquer davantage de fumier ou d’engrais.
-Réguler la température du sol en favorisant le maintien de la chaleur dans le sol et une certaine fraicheur en limitant les écarts des températures pendant la saison estivale chaude ;
-Maitriser le développement des adventices en interceptant le rayonnement solaire nécessaire à leur germination ;
-Ralentir l’évapotranspiration de l’eau et maintenir le sol toujours humide ;
-Garder un sol meuble et éviter que la terre ne durcisse, ce qui diminue les travaux de sarclage et de binage ;
-Enrichir le sol en matière organique et en nutriments grâce à la dégradation des matériaux des paillages ;
-Repousser les insectes ;
-Améliorer progressivement les conditions des cultures en réfléchissant le rayonnement solaire vers les plantes et en procurant une surface propre et sèche aux fruits reposant sur le sol comme tomates, courge, melons et fraise. (Anschutz J et Shipers, 1998).
I.7.2. PLANTES DE COUVERTURE
Comme plante couvre-sol, considèrent que le trèfle blanc offre le meilleur compromis, assurant une bonne qualité de sol et minimisant la compétition avec les framboisiers. Une partie de l'azote fixée par le trèfle blanc servirait même aux framboisiers. Egalement, les plantes de couverture sont principalement des légumineuses rampantes ou à forte biomasse telles que le haricot et le soja qu’on avait utilisé pour la conservation de l’humidité du sol, mais aussi ces deux facteurs recouvrent la surface du sol entre les plants très espacés d’une culture principale. Nous pouvons dire également que la couverture végétale protègent le sol contre l’impact des gouttes de pluie et contre un ensoleillement trop intense, diminuent l’évaporation du sol et enrichissent le sol en azote minérale, augmentent le taux des matières organiques présentent dans le sol, améliorent la structure du sol, et augmentent parfois la fertilité par leur gestion de l’eau du sol mais aussi peuvent empêchées la croissance des mauvaises herbes (. Jean Duval, 1995 et Shipers, 1998). Les légumineuses sont très sensibles à la maladie et doivent être souvent fertilisées au phosphore (CTA, 2003).
I.7.2.1. Conditions
Les plantes de couverture conviennent mal dans les zones où la pluviosité annuelle moyenne est inférieure à 500 mm, car elles risquent d'entrer en compétition pour l'eau avec la culture principale. Dans ces zones, on peut laisser pousser les mauvaises herbes, à condition qu'elles n'envahissent pas la culture principale. Les légumineuses sont très sensibles aux maladies et doivent être souvent fertilisées au phosphore (Anschutz J et Shipers, 2004).
I.7.2.2. Disposition
Les plantes de couverture recouvrent toute la surface du sol entre les cultures principales (couverture complète), ou bien sont cultivées en bandes entre les rangées comportant la culture principale (couverture en bandes) (AnschutzJ et Shipers, 1998).
La couverture végétale morte n’entrera pas en compétition avec les cultures et son effet sur la réduction de l’évaporation du sol sera grand suite à son taux maximal de recouvrement (Anschutz, 1998 et Shipers, 1998).
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