Système de culture à rotation vouandzou-riz pluvial sur les hautes terres de Madagascar. Rôle du vouandzou (Vigna subterranea) sur la biodisponibilité de P dans les ferralsols

French. Face à la pression démographique et la paupérisation sévissant les pays en développement comme le cas de Madagascar, atteindre la sécurité alimentaire n‘est plus une option mais une étape que les agriculteurs et les chercheurs devraient franchir afin d‘affronter la compétition nationale et mondiale. La valorisation des « tanety » peu exploités de type Ferralsols qui représentent la majeure partie des terrains potentiellement cultivables dans les hautes terres malgaches est actuellement une des meilleures alternatives pour sécuriser les agriculteurs et la population de la grande île. En collaborant étroitement avec les agriculteurs, les chercheurs notamment les agronomes devraient proposer un nouveau système agricole qui intègre les contraintes d‘ordre agronomique à savoir d‘une part, les déterminants socio-économiques, mais également les déterminantes biophysiques du système sol-plante. Concernant les cycles de nutriments, la contrainte majeure des Ferralsols concerne le cycle du phosphore (P) et les risques de fixation de cet élément dans ces sols réduisant sa disponibilité pour les plantes. Les légumineuses, par le biais de leur capacité de fixation de l‘azote peuvent avoir un rôle sur l‘augmentation de la biodisponibilité du P dans les Ferralsols. Dans ce cadre, l‘hypothèse principale est que l‘introduction de plantes légumineuses est nécessaire dans les systèmes de culture. Le voandzou ou Vigna subterranea, pourrait jouer ce rôle comme culture de redressement capable d‘améliorer la productivité du système de culture de riz pluvial qui se développe sur les ferralsols. Les objectifs spécifiques de la thèse sont : i) évaluer l‘effet du système de culture à rotation voandzou-riz pluvial en termes de rendement rizicole et de biodisponibilité du P ; ii) étudier l‘efficacité de la fertilisation organique, minérale et organo-minérale par une analyse comparative ; iii) évaluer l‘aptitude de voandzou en termes d‘efficience d‘utilisation de P (EUP) pour la fixation symbiotique de l‘azote (FSN) ; et iv) identifier les cultivars et écotypes contrastantes en EUP pour la FSN. Les hypothèses de recherche qui sous tendent ces objectifs ont été : - La rotation Vigna subterranea-riz pluvial est possible et durable sur les terres de « tanety » des Hautes Terres malgaches. - La légumineuse (Vigna subterranea) améliore la disponibilité du phosphore dans les sols acides de type Ferralsol. - Une variabilité génotypique de la FSN pour l‘EUP existe chez différents cultivars et écotypes de Vigna subterranea. Des séries d‘expérimentations ont été conduites à l‘échelle rhizosphérique à travers des essais in situ et en mésocosme afin d‘évaluer la potentialité de voandzou comme culture pouvant améliorer la disponibilité de P. Une forte potentialité de voandzou a été confirmée au cours de l‘essai au champ de longue durée où le système de culture à rotation a été comparé avec le système monocultural du riz pluvial avec une fertilisation organique et/ou minérale. Les résultats obtenus ont montré l‘efficacité du système de culture à rotation comparé avec le système monocultural en termes de rendement et de mobilisation de phosphore par une meilleure efficience d‘utilisation en P spécifiquement sous traitement organique combiné avec le TSP. L‘expérimentation en pots sous condition semi-contrôlée a montré que la légumineuse a utilisé plus efficacement le phosphore du sol spécifiquement sous apport organique combiné avec le TSP comparé à la céréale notamment le riz. Cette forte potentialité a été marquée par une meilleure teneur en P plante (augmentation de 20 à 50% du riz pluvial), statut phosphaté et efficience d‘utilisation du P. L‘expérimentation de criblage variétal des 54 cultivars-écotypes de voandzou de Madagascar, de Niger et du Mali sous culture hydroaéroponique ont permi de montrer l‘existence de variabilité génotypique sur le voandzou et d‘identifier les lignées contrastantes ou les cultivars à forte potentialité à la fixation symbiotique de N2 (FSN) pour l‘efficience d‘utilisation du phosphore (EUP). Les cultivars et écotypes de Madagascar ont présenté une forte potentialité par rapport à ceux du Niger et du Mali en termes de nodulation et de biomasse végétale. A l‘issu de cette présélection, quatre cultivars-écotypes ont présenté une meilleure efficience d‘utilisation de la symbiose rhizobienne. Parmi eux, les deux cultivars-écotypes les plus contrastants ont présenté une meilleure consommation d‘O2 des racines nodulées sous P déficient marqué par une forte perméabilité nodulaire à la diffusion en O2, 4 fois plus élevées comparées au P suffisant, et un changement de structure des cellules corticales couplé avec une expression de gène phytate suite à une analyse d‘imagerie sur coupes nodulaires. L‘analyse des sols rhizosphériques et non rhizosphériques, issus d‘une culture en rhizotron, par la méthode d‘échange isotopique 32P a pu mettre en évidence l‘influence de l‘effet rhizosphérique sur la dynamique des ions «phosphate» diffusibles (Pd) entre la phase solide et la solution du sol sous disponibilité limitant en P. Ce qui se traduit par une forte capacité de réapprovisionnement de la solution du sol en Pd suivant le temps d‘échange induisant ainsi à une meilleure nutrition phosphatée du voandzou spécifiquement chez le cultivar 1. Les mécanismes rhizosphériques impliqués dans la mobilisation des ions «phosphate» sont la diffusion par le Pd, l‘acidification par la baisse de pH, la complexation par les anions organiques induisant une faible teneur en Al et Fe et la minéralisation de P organique via la phosphatase. Les résultats de cette étude nous ont permi de montrer la forte potentialité de voandzou exprimée sous faible disponibilité en P avec l‘existence des lignées contrastantes capables d‘influencer la mobilisation de P du sol et d‘intégrer le voandzou dans le système de culture paysanne productif et durable pour l‘amélioration et la restauration de la fertilité des Ferralsols dans les pays tropicaux comme Madagascar.