Etude de l'organisation et du comportement de sols ferrallitiques argileux de la vallée du Niari

300 Pages·2009·5.96 MB·French

by  Mapangui, Antoine

THESE DE DOCTORAT DE L'UNIVERSlTE DE P. ET'M. CURJE
spéclallté
PÉDOLOGIE
présentMpar .
Antolne MAPANGUI
pOurobtenlrleUtrede
DOCTEUR DE L'UNIVERSITÉ DE P. ET M. CURIE
ÉTUDE DE L'ORGANISATION ETDU COMPORJ'EIIENT
DE SOLS FERRALLITIQUES ARGILEUX
DELAVALLÉE DU NIARI (CONGO)
~n8équences sur I'évolutlon physlque·sous
culture
demanioc enmécanlsé ~puls 15ans.
SOutenance.devant1e Jury composé·de:
G.PÉDRO Président
E•.GARNJER-ZARLI Rappotteur
M. GR1MALDI BaPPorteur
P.ROGNON Exáininateur
~/reSSIER Examinateur
M~I.A'THAM Examit:iateut
L;U~e,RESSON Examinltéur
A Lilia MAPANGUI-ARJANOVA,
A NikolaiMAPANGUI,
A Erik BRAUDEAU,
A IDUS mes parents etamis,
A la mémoire de mes parents, PUONGUI-NGANKA et
MIÉMET-MAWIMI.
Ce travail vous esttous dédié.

RESUME
Malgré I'apparence donnée par une végétation luxuriante, les couvertures pédologlques
acldes exondées des régions tropicales humides sont pauvres chlmlquement et fraglles du
polnt de vue physlque.
Dans la Vallée du Nlarl au Bas Congo, comme en Afrique tropicale, aujourd'hui encore, une
a
a~emative I'agriculture autochtone manuelleesttoujours recherchée.
Ce travail. nous a permls d'analyser I'évolutlon des proprlétés physlques
macroscoplques, ti partirdes donnéesphyslques, (courbes de retrait et d'intrusion de mercure...),
morphologlques (organisation et d'analyse d'lmages)...,obtenues sur des échantlllons de sol
non perturbés.
a
Cette démarche a été appliquée un sol ferrallltlque arglleux. Les modlflcatlons
structurales consécutlves ti la culture de manloc, mécanisée et fertilisée depuis 15 ans, ont été
étudlées, au nlveau de la parcelle expérlmentale, en les comparant aux caraetérlstlques du
sol sous savane.
11 ressort des résu~ats obtenusque la culture mécanisée modifie surtout I'organisationdu sol,
a
toutes ses échelles, etcela jusqu'au niveau microstruetural (de I'argiledu sol), avecdisparition de la
fragmentation et de la mícroagrégation caraetéristiques des soIs ferrallitiques. cette déstructuratlon
a un effet détermlnant sur les proprlétés de retralt-gonflement du sol et sur les proprlétés de
retentlon de I'eau.
Au total, I'évolutlon structurale au cours de la desslccatlon du sol étudié comporte
deux mécanlsmes quasl slmultanés:
La FISSURATION non monotone accompagnée d'une REPRISE EN MASSE du sol.
11 en résulte ainsi un évolution des propriétés physiques du sol, favorable lors de la
FRAGMENTATION du sol, puis défavorable, lors de la PRISE EN MASSE.
a
En définffive les modificationsdu sol, dues la culture mécanisée de maniocse manifestent
en une reprise en masse qui n'existe pas dans /'horizon 82 du solsous savane. Mais, en raison de
/'activité faunique importante, les modalités d'infiltration et de ressuyage lors des précipitations ainsi
que cellesde lixiviat/on des élémentsminéraux n'apparaissentpasétre affectéespourautant.
ABSTRACT
Desp~etheir luxuriant vegetation, oxisols of humid areas are chemically poor and physically fragile.
In the Niari "Valley" of Lower Congo area, as everywhere in tropical Africa, an alternative to the
manualtraditional agriculture hasnot still befooOO.
In the presentwork, we have developed an approach inwhich, in different stages, the changes 01the
macroscopic and the microscopic aspeets of soil organization were studied. Soil structure properties
was studied by using shrinkage measurements and by studying pore size distribution by mercury
injeetion. Observations and ¡mage analysis of thin sections were used to study soil organization and
pore size distribution.
This approach was developed to study changes in the behavior of a clayey oxisol where struetural
modifications are inducedby mechanicalcultivation. Situationswith highfertilizer inputoncassavacrops
were compared to native savannah.
The results showthat mechanicalcultivation modifiesthe soil organizationfrom the macroscopicto the
microscopic, Le. from soil profiJe strueture up to the microstruetural level. At the soil profile scale,
cracks and micropedic strueture mainly disappeared. A strong decrease in shrinkage/swelling
properties was also observed.
A detailled analysis of the shrinkage phenomenon under cassava crop shows in fact two main
successiveprocesses:
Atfirst the formation ofcracks induces favourable physicalproperties. Afterwards by increasing bulk
inwards settling, moredefavourable conditions aremeto
Consequences for plant root development are deduced especially in the Ap2 horizons of the
cultivated soil. However, due to high fauna aetivity, the drainage ofprecipitations and the leaching of
mineral particles was not reduced, even the soil strueture as regard to plant development and
available waterforplantshavestronglychanged.

4
AVANT . PROPOS.
Ce mémoire représente la syntMse d'une partie de notre activité de recherche menée
a
depuis 15 ans, au Congo de 1975 1989, et en France depuis. De ce fait, il est donc difficile de
a
remercierici, nommément, tous ceuxquiontcontribué aussibien la formulation qu'a la réalisationde
a
ce travail, tantla liste estlongue de ceux qui, surle terrain comme en laboratoire, se sont intéressés
cette recherche etqui /'ont faite avancer.
a
Des 1987, le Professeur G. PEDRO, Directeur de recherche I'INRA, correspondant de
/'Académie des Sciences et membre de /'Académie de /'Agriculture de France, s'est intéressé, déja
a a a
surle terrain, cettravail. 1/m'a ensuitede manieredécisive incité, monarrivée enFrance, m'investir
a a
en temps et la réflexion nécessaires un travailde tMse etm'a donné /'environnement scientifique
pourle réaliser. 1/m'a toujours fait confiance etje luiexprime icimaprofonde reconnaissance.
a
Malgré ses préoccupations multiples, D. TESSIER, Directeur de recherche /'INRA, a su
supervisé /'interprétation des résultats etla rédactionde ce mémoire. J'aiprofité de sa vision claire des
problemes de Science du Sol et particuliérement dans le domaine de la Physique du Sol. Ainsi ce
travail ne serait pas devenu ce qu'iI est si, aupres de lui, je n'avais pas trouvé un appui efficace et
a a
cordial. Je lui suis aussi reconnaissant de m'avoir accueilli la Station Science du Sol de I'INRA
Versai/les.
a
Madame E. GARNIER-ZARLI, Professeurde Biologiedes SoIsetdes Eaux /'Université Paris
a
XI/ , s'est intéressée mes travaux sur la structuration des soIs tropicaux acides. e'est ensuite avec
a
beaucoup d'intéret qu'e/le a suivi /'étude en laboratoire, apportant son appui la finalisation de ce
a
travail et enayantaccepeté de siéger cejury. Je luidois aussimescordiales remerciements.
a a
Je tiens aussi témoignertoutesmagratitude M. GRIMALDI, auProfesseurP. ROGNON, M.
a a
LATHAM, et L.M. BRESSONquiontprissurleurtempspourparticiper cejury.
a
Gráce, d'une part, sa grande ouverture d'esprit, ,. DENISOFF, Professeurfondateur de la
a a
chaire de Pédologie tropicale I'Institut Agronomique du Kouban (Russie) et aussi d'autre part, sa
a
perspicacité, R. BERTRAND de /'IRAT/CIRAD, ont été I'origine de ceprogramme de recherche. Je
a
dois, la mémoire dupremier, monmei/leursouveniret, ausecond, messinceres remerciements.
Ce mémoire estun des résultats d'un travailréalisé encommun, dans le cadre du réseau SoIs
a
Acides de I'IBSRAM et particuMrement avec mon col/egue et ami E. BRAUDEAU, Pédologue
/'ORSTOM. Nous avons partagé des 1985 les espoirs et les difficultés d'une telle entre.prise visant le
a
déveloDDement d'une aDDrQche Dlus Drécjse. Dlus sDécjfiQue I'étucte de /'évolution des DroDriétés
DhvsiQues des soIs ferrallitiQues arr¡ileux. L'aboutissement de cet effort a été le développement, I
d'une part, d'un modele de retrait en continu par E. BRAUDEAU et d'autre par!, dans ce mémoire,
a
d'une approche appropriée I'étude de la dynamique, en fonction de /'état hydrique, de la structure
d'unsolargileux. Ainsidonc, ce mémoire luiestaussidédié.

5
Ce travail repose en fait sur /'analyse, en laboratoire, d'échantillons de sol provenant d'un
essaiagronomique conduitsurdeuxsites rapprochés maisdont /'histoire culturale esttrescontrastée.
Ce sont B. NYETE, pour /'essai central, J. ARRIVETS et E. TOUTOU-MISSIE, pour /'essai
périphérique, quiont eu la lourde charge de suivre la réalisation du protocole expérimentalprécis. A
tous les trois ainsiqu'¿ tous les autres col/egues, les techniciens, les stagiaires etlespaysans quiont
contribuéj¿ cetessaije voudrais exprimericimes remerciements.
Pourleurs encouragements continus et leurappuiefficace, je suis aussireconnaissant ¿:M.
a
ONANGA, Professeur de Chimie /'Université de Brazzaville, Directeur Général de la Recherche
Scientifique et Technique du Congo, J. DIAMOUANGANA, Directeur du Projet
Mayombe/UNESCO, D. KABALA-MATUKA, de la Division des Sciences Ecologiques de
I'UNESCO, P. SIBAND et J. DUBERNARD du CIRAD/IRAT.
a a
Monsieur M. RIEU, Direeteurde Recherche /'ORSTOM s'estaussiintéressé mon travail
a
en m'accordant son accueil ¿ /'Unité Hydrophysique du Centre ORSTOM de Bondy. Je tiens le
remercier ainsi qu'¿ dire toute ma reconnaissance ¿ Mesdames M. POUGET, E. PRRIER et D.
RAILLOT et ¿ Messieurs D. MARTIN, A LECOCQ, G. AUBERT, A RUELLAN, R. MOREAU, G.
BELLlER, P. BOIVIN, F. SONDAG, C. PRATT, C. ZENERINO, Y. BOULVERT, M. SARAZIN et
M. TAHER, tous de /'ORSTOM, pour leuraide et leurs encouragements.
Je dois exprimer toute ma reconnaissance au Professeur AFEDOROFF, et P. GUILLORE
de I'INA Grignon, ainsi qu'¿ A BRUAND, de /'INRA d'Orléans pour /'aide qu'ils m'on apporté aux
étapes décisives de I'étude de /'organisation etde /'espace poraldes échantil/ons du solétudié.
a
Je tiens remercier chaleureusement, pour leurs conseils et leur aide, M. TERCE, M.
ROBERT, P. CAMBIER, C. CHENU, F. ELSASS, AM. JAUNET, A BEAUMONT, M. LEMAIN,
C. HARTMANN, G.H. SALA, C. GRIMALDI, H. AOUDJIT, R. DUPONT et C. LE SOUDER, tous
de la Station de Science du Solde I'INRA de Versailles.
a
Je ne saurais terminerles remerciements tous les autres, parfois anonymes, quim'ontaidé
sans mentionnerle sacrifice et le soutien de ma famille. Je tiens pourcela ¿ adresser, maprofonde
gratitude, ¿ mon épouse Lilia MAPANGUI-ARJANOVA et ¿ notre fils Nikolai" MAPANGUI, qui ont
a
pu patienter en supportant tout le poids de maintes difficultés liées ce travail. Cette tMse leur est
d'abord dédiée, ainsi qu'elle rest aussi ¿ la mémoire de mon pere J. PUONGUI et de ma mere M.
MIÉMET.
a
Ce travail a pu étre réalisé grace ¿ un soutien financier, différentes étapes, de plusieurs
organismes: Direction Générale de la Recherche Scientifique et Technique du Congo, CIRAD/IRAT,
ORSTOM (MAAlUR 3D), Station Science du Sol de /'INRA de Versailles, projet Mayombe de
I'UNESCO el le réseau SoIs Acides de I'IBSRAM.

6
SOMMAIRE
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE:
APPROCHE SPATIALE DES COUVERTURES PEDOLOGIQUES
DANS LE BASSIN DU NIARI
INTRODUCTION DE LA PREMIERE PARTIE 15
CHAPITRE 1: MILlEU PHYSIQUE: LE BASSIN VERSANT DU
FLEUVE NIARI
A. CLlMAT 18
B. GEOLOGIE 24
C. CADRE PHYSIOUE 31
D. FORMATIONS VEGETALES 37
E. COUVERTURES PEDOLOGIOUES 42
F. CONCLUSION 46
CHAPITRE JI: VALLEE DU NIARI: UNITE DE PAYASAGE MORPHO
PEDOLOGIQUE
A. MORPHOGENESE DE LA VALLEE DU NIAAI 48
B. TYPE DE SOLS DE LA VALLEE DU NIARI 51
C. MISE EN VALEUR DE LA VALLEE DU NIARI 54
D. CONCLUSION 59
CONCLUSION DE LA PREMIERE PARTIE 61
DEUXIEME PARTIE
MATERIEL, METHODES ET CARACTERISATION
DE L'EXPERIMENTATION AGRONOMIQUE
INTRODUCTION DE LA DEUXIEME PARTIE 64
CHAPITRE 11I: METHODES D'ETUDE PHYSIQUE D'ECHANTILLONS
DE SOL NON PERTURBES
A. APPROCHE METHODOLOGIOUE DE L'ETUDE 66
B. ECHANTILLONS DECIMETRIOUES DE SOL NON PERTURBES 66