ECOLE SUPERIEURE DES SCIENCES AGRONOMIQUES DEPARTEMENT AGRICULTURE Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention d’un diplôme d’ingénieur agronome EVALUATION DE LA CAPACITE D’ECHANGE CATIONIQUE ET DES TENEURS EN BASES ECHANGEABLES ET EN ALUMINIUM ECHANGEABLE DE SOLS DANS LA ZONE DE PRODUCTION LAITIERE DE VAKINANKARATRA Présenté par RAZANAMAHANDRY Vao Fenotiana Promotion « HINA » (2009-2014) Soutenu le 26 Août 2014 devant le jury composé de : Président : Dr. Harilala ANDRIAMANIRAKA Examinateur : Dr. Hery RAZAFIMAHATRATRA Encadreur professionnel : Dr. Tovonarivo RAFOLISY Tuteur : Dr. Norosoa Christine RAZAFINDRAMANANA RAKOTONIAINA « Il est ma confiance et mon lieu fort ; Il est mon Dieu, je me confierai en lui…Car Il commandera à ses anges à ton sujet, de te garder en toutes tes voies… » Psaumes 91 : 2, 11 REMERCIEMENTS Au terme de ce travail, qu’il me soit permis d’exprimer ici toute ma gratitude à DIEU TOUT PUISSANT grâce à sa bénédiction, sans quoi rien n’a pu être accompli. J’aimerais bien également adresser mes vifs remerciements à toutes les personnes physiques et/ou morales qui ont contribué à la réalisation de ce mémoire de fin d’études. Ma reconnaissance va particulièrement à : - Monsieur Harilala ANDRIAMANIRAKA , Docteur en Sciences Agronomiques, Chef du Département Agriculture et enseignant chercheur à l’ESSA, pour l’honneur qu’il nous a fait pour présider le jury de cette soutenance de mémoire malgré ses lourdes responsabilités ; - Monsieur Hery RAZAFIMAHATRATRA , Enseignant-Chercheur à l’Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques, d’avoir accepté d’être l’examinateur de ce travail ; - Monsieur Tovonarivo RAFOLISY , Ph.D in Agriculture, Maître de Conférences, Chercheur au Laboratoire des Radio-isotopes (LRI), pour toutes les discussions très enrichissantes aux choix de stratégie en mettre en œuvre pour répondre au mieux la problématique qui m’était posée et d’avoir consacré une grande partie de son temps à suivre de près cette étude malgré ses nombreuses occupations ainsi que d’avoir accepté de siéger parmi les membres de jury de ce mémoire ; - Madame, Norosoa Christine RAZAFINDRAMANANA RAKOTONIAINA, Docteur en Sciences Agronomiques, Enseignant chercheur à l’Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques, d’avoir suivi de près l’étude du début jusqu’à la fin et qui n’a pas ménagé son temps pour discuter de mes résultats et m’aider à organiser ce document qui porte ainsi les empreintes de sa rigueur d’analyse. En acceptant d’être mon encadreur pédagogique, elle témoigne de l’intérêt qu’elle a accordé à ce travail et que je m’efforce de lui rendre. - A Monsieur Thierry BECKER, Docteur/HDR, Pédologue, Directeur de Recherche à l’IRD de m’avoir guidé et largement soutenu tout au long de ce stage de mémoire. Mon travail a bénéficié de sa rigueur scientifique et de son esprit critique ; J’adresse également mes remerciements : - Au Projet de restitutions de BIOmasse Végétale et Animale (BIOVA) pour avoir financé le présent travail et avoir octroyé une allocation d’étude durant les six mois de stage. Il s’agit d’un projet issu de fruits de collaboration entre le Laboratoire des Radio-Isotopes (LRI) de l’Université d’Antananarivo, l’UMR Eco&Sols (SupAgro- CIRAD-INRA-IRD), le FOFIFA et le FIFAMANOR. - A toute l’équipe du Laboratoire des Radio-isotopes, dirigé par la Professeur Titulaire Lilia RABEHARISOA , tout le personnel administratif, chercheur et technicien, pour l’accueil logistique, pour leurs aides, conseils et assistance dans une ambiance très conviviale durant le stage ; - A Madame Marie Paule RAZAFIMANANTSOA, Assistante de recherche au sein du LRI, qui malgré ses lourdes responsabilités n’a pas ménagé ses efforts pour m’aider à la réalisation des analyses chimiques des centaines d’échantillons de sol ; - A Monsieur Jean DELARIVIERE , Chimistes de l’IRD pour ses précieux conseils dans la réalisation et déroulement de ce stage ; - A l’équipe du FIFAMANOR Antsirabe pour leur collaboration dans la réalisation des prélèvements des échantillons de sols. Je remercie tout particulièrement les personnels et techniciens : Volatsara, Jules, Justine, Tronclin qui ont facilité nos accès aux parcelles ; - A tous les paysans encadrés par le FIFAMANOR pour leur aimable participation et collaboration lors des prélèvements des échantillons de sol dans leur parcelle ; - A Messieurs Modeste RAKOTONDRAMANANA et Fidy RAHARISON pour leurs aides inconditionnelles durant mes travaux de terrain ; - A tous les enseignants et tout le personnel administratif et technique à l’Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques (ESSA) et du Département Agriculture ; - A tous mes collègues du Département Agriculture et de la promotion HINA pour les cinq années d’études au sein de l’ESSA ; - A tous les étudiants stagiaires et thésards au sein du LRI qui m’ont soutenu par leurs amitiés, conseils et affections ; - A mes meilleurs amis pour leur encouragement et leur aide durant mes années d’étude. J’adresse également ma plus profonde reconnaissance et gratitude envers ma famille pour leur amour et leur soutien. Un grand merci à mon Père, ma Mère, ma grande sœur, mes deux grands frères qui m’ont soutenu sans répit jusqu’à l’aboutissement de ce mémoire. Je dédie entièrement ce mémoire à leurs plus grands honneurs. Et enfin, je ne saurai pas d’oublier les nombreuses personnes qui, d'une manière ou d'une autre, de loin ou de près, ont contribué à la réalisation de ce travail; qu'elles veuillent bien m'excuser de n'avoir pu les citer dans cette page de remerciements que j'aurai souhaitée plus longue et qu'elles soient assurées de mes amitiés et de ma très vive reconnaissance. Merci à tous ! Vao Fenotiana RAZANAMAHANDRY RESUME L’acidité élevée et la faible rétention de cations échangeables (Ca 2+ , Mg 3+ , K +) profitées par la fixation des aluminiums échangeables toxiques à la plantes sont parmi les facteurs limitant les productions agricoles de sols dans les Hautes terres malgaches. Les objectifs de ce travail de recherche sont de caractériser et d’évaluer les teneurs en cations échangeables des sols des paysans agriculteurs-éleveurs dans la Région du Vakinankaratra. Après descente sur terrain et enquêtes, 2800 prélèvements des échantillons de sols ont été effectués sur 100 parcelles paysannes situées le long de la RN 7 et 34. Les zones d’interventions ont été divisées en 5 selon le type de sols. Des analyses des sols au laboratoire ont été également réalisées sur les échantillons composites des horizons des surfaces, dont 100 échantillons dans l’horizon 0-10 cm et 100 échantillons dans l’horizon 10-20 cm. Dans toutes les zones étudiées, le pH (eau et KCl), la capacité d’échange cationique, la somme des cations échangeables et la teneur en aluminium ne varient pas en profondeur. Le pH (eau et KCl), la capacité d’échange cationique et la somme des cations échangeables S augmentent progressivement en allant des zones ferralitiques (zone 1) vers la zone à andosols (zone 5), par contre la teneur en aluminium échangeable augmente dans le sens contraire. En effet, dans la première zone ferralitique (zone 1), les résultats d’analyse varient de 4,1 à 5,3 pour le pH-eau, 3,86 à 4,23 pour le pH-KCl, 2,15 à 4,34 cmol +.Kg -1 pour la CEC et 0,81 à 1,73 cmol +.Kg -1 pour S et lorsque qu’on arrive dans la zone à andosol, les résultats sont comprise entre 4,66 à 5,97 pour le pH-eau, 4,02 à 5,34 pour le pH-KCl, 3,55 à 25,12 cmol +.Kg -1 pour la CEC et 1,01 à 14,64 cmol +.Kg -1 pour S. La teneur moyenne en aluminium échangeable était 1,69cmol +.Kg -1 (fourchette 0,75 à 2,93cmol +.Kg -1) dans la première zone ferralitique et est devenu 0,53cmol +.Kg -1 (fourchette 0,05 à 2,95) dans la zone à andosol. Le pH-KCl du sol est en corrélation négative avec la teneur en aluminium échangeable avec un coefficient de détermination de 62%, par contre, il est en corrélation positive avec la somme des cations échangeables du sol avec un coefficient de détermination de 51 %. Ainsi, le sol ayant un pH élevé admet une teneur forte en cation échangeable et une teneur faible en aluminium échangeable. Mots-clés : Fertilité du sol, Acidité du sol, Toxicité aluminique, Andosols, Sols ferralitiques. ABSTRACT The high acidity, low retention of exchangeable cations (Ca 2+ , Mg 2+ , K +) and high aluminium saturation toxic to plants are among the main limiting factors for crop production in Malagasy Highlands. The aim of this study was to characterize and evaluate the contents of exchangeable cations of farmers’ soil in the Region of Vakinankaratra. In this region, 2.800 samples of soil were carried out on 100 farmers ‘fields along the RN 7 and 34. Areas of interventions were divided into five zones. Laboratory analysis was programmed on composites samples of surface horizons, including 100 samples in the 0-10cm horizon and 100 samples in the 10-20 cm horizon. In all of zones surveys, the two horizons had relatively the same pH (water and KCl), cation exchange capacity, sum of exchangeable cation, and content of exchangeable aluminum. The pH, cation exchange capacity and the sum of the exchangeable cations S increase gradually from lateritic zones (zone 1) to the andosols zone (zone 5), while aluminum exchangeable content increases in the opposite sense. Effectively, at the first lateritic zone (zone 1), the analysis results varied from 4.1 to 5.3 for the pH-water, 3.86 to 4.23 for the pH-KCl, 2.15 to 4.34 cmol +. Kg -1 for the CEC and from 0.81 to 1.73 cmol +.Kg -1 for S and in the zone on andosol, the results are between 4.66 to 5.97 for pH-water, 4.02 to 5.34 for pH-KCl, 3.55 to 25.12 for the CEC and from 1.01 to 14.64 cmol +.Kg -1 for S.