Typologie et fourniture azotée des sols volcaniques pour une amélioration de la fertilisation de la canne à sucre à La Réunion

La productivité de la canne à sucre, culture dominante de La Réunion, est un critère essentiel de viabilité pour les exploitations agricoles autant que pour l'industrie sucrière. Levier majeur de cette productivité, la fertilisation azotée doit combler les besoins de la culture non couverts par le sol, sans carences ni excès, afin d'optimiser les rendements tout en minimisant les impacts environnementaux et sanitaires. Pour estimer des doses fertilisantes au plus juste des besoins de la plante, la quantification de la fourniture en azote par le sol et de l'efficience d'utilisation de l'azote du fertilisant se révèle fondamentale. Étant donnée la forte sensibilité de ces paramètres au contexte pédo-climatique, leur quantification doit nécessairement tenir compte de la pédogénèse volcanique et tropicale des sols de l'île. Ainsi, l'objectif général de cette thèse était de revisiter les fondements scientifiques du " module azote " de l'outil d'aide à la fertilisation réunionnais, Serdaf. Cette revisite s'est axée sur (i) la proposition d'une typologie des sols volcaniques tropicaux de la Réunion, basée sur leur minéralogie et d'intérêt agronomique ; (ii) la quantification et la prédiction du taux de minéralisation de l'azote organique des sols volcaniques et tropicaux ; et (iii) la quantification de l'efficience d'utilisation de l'azote issu de l'urée, en tenant compte de la variabilité culturale et pédo-climatique. Dans un premier temps, une base de données spectrale dans le domaine du visible et du proche infrarouge (VNIR) de 3014 échantillons de sols a permis la construction d'une typologie par clustering non supervisé. Celle-ci a mis évidence un gradient d'andosolisation grâce au continuum minéralogique des signatures spectrales de sols. Les 6 unités minéralogiques, constituées d'allophanes, halloysites, oxyhydroxydes de fer et d'aluminium, ont ensuite été affinées à partir des propriétés du sol pour aboutir à 7 unités. L'homogénéité de distribution de ces propriétés par unité de sol a permis de valider leur pertinence agronomique. Dans un deuxième temps, l'incubation en conditions contrôlées de 40 échantillons de sols a permis de mesurer le taux de minéralisation de l'azote. Ce taux a été prédit à partir de deux équations basées sur des fonctions de pédotransfert et d'une prédiction par spectroscopie VNIR. La minéralogie ainsi que les propriétés physico-chimiques des sols se sont révélées fondamentales dans l'explication des taux de minéralisation, probablement en modulant l'accessibilité de la matière organique aux micro-organismes. Dans un troisième temps, un réseau expérimental de 10 sites a permis de quantifier l'efficience d'utilisation de l'azote issu de l'urée, par l'utilisation d'un traceur isotopique 15N. Les résultats suggèrent que la réponse de la canne à sucre à la fertilisation s'explique par la fourniture en azote par le sol. L'efficience d'utilisation de l'azote par la plante, estimée à 38 %, semble être expliquée par les conditions climatiques et par le dynamisme de la culture. La diminution de la teneur en 15N au cours du cycle de croissance suggère une translocation d'une partie de l'azote vers le compartiment racinaire accompagné de pertes d'azote par turnover racinaire. Finalement, ces résultats ont été intégrés dans un modèle de bilan azoté, adapté pour la culture de la canne à sucre. Les résultats suggèrent que la fourniture en azote par le sol est mal définie dans l'outil d'aide à la fertilisation actuel, Serdaf, en particulier pour les andosols. Enfin, les doses fertilisantes proposées par le bilan azoté semblent beaucoup plus variables par type de sol que celles proposées par Serdaf et sur une gamme de valeurs quatre fois plus importante. Ces avancées ouvrent la voie à une revisite du pilotage de la fertilisation azotée de la canne à sucre à la Réunion.