Applications agronomiques

APPLICATIONS AGRONOMIQUES DE L'ETUDE DE LA DYNAMIQUE REGIONALE DE LA MOUSSON EN AFRIQUE DE L'OUEST

Benjamin SULTAN*, Christian BARON**, Michael DINGKUHN**, et Serge JANICOT*

* Laboratoire de Météorologie Dynamique du CNRS (Ecole Polytechnique)

** CIRAD-amis, Montpellier

Mots-clés

Mousson. Afrique de l'Ouest. Modèle agronomique. Applications agronomiques. Démarrage de la saison humide. Rendement agricole. Mil. Variabilité intra-saisonnière.

Abstract

West African Sahel depends mainly on rainfed agriculture. Rainfall available for this agriculture is concentrated in a very short-time range leading to an extreme sensitivity of yield to monsoon fluctuations at different time-scales. The aim of this study is to document the impact of these fluctuations on the yield of mil crop through sensitivity experiments of a crop model.

Introduction

L'agriculture au Sahel, dans la seule région du monde où la production vivrière par habitant diminue, occupe une place très importante dans tous les projets gouvernementaux, et assurer un certain degré de stabilité des rendements des récoltes aux agriculteurs est devenu une priorité nationale pour les institutions de recherche de l’Afrique de l’Ouest. Cette agriculture se situe dans un contexte climatique à forte contrainte hydrique à la fois aux échelles interannuelles et décennales marquées par la sécheresse des 40 dernières années, mais aussi aux échelles saisonnière et intra-saisonnière avec des pluies utiles concentrées dans un intervalle de temps très court entre juin et septembre. Pour une gestion optimale des ressources en eau, il est donc apparu nécessaire de décrire et de comprendre le cycle saisonnier de la mousson au Sahel.

Méthode

A partir d'une étude régionale de la dynamique de la mousson, des événements majeurs ont pu être identifiés comme marquant la mise en place de la mousson (Sultan et Janicot, 2000) d'une part et l'occurrence de séquences sèches au coeur de la saison humide (Janicot et Sultan, 2001). Le but de ce travail est de mesurer l'impact ces événements qui structurent et modulent le cycle saisonnier des pluies à grande échelle sur le rendement à l'échelle locale. Cette première approche pour relier l'échelle climatique régionale et la parcelle a été menée en collaboration avec le CIRAD (Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement) au moyen d'expériences de sensibilité sur un modèle agronomique SARRA-H (Système d'Analyse Régionale de Risques Agroclimatiques ; Samba et al, 2000) qui simule la réponse du rendement à la contrainte hydrique. Ces expériences ont été menées pour 19 années de la période 1968-1990 pour mesurer la sensibilité du rendement agricole à la date de semis pour la culture du mil à Niamey. La variabilité du rendement potentiel au sein des différentes simulations sera discutée pour tenter d'extraire les différentes causes de cette variabilité : la validité du critère de décision pour le choix de la date de semis, le rôle de la variabilité interannuelle et l'impact des épisodes secs au coeur de la saison humide. On montrera alors l'apport de l'étude régionale de la mousson pour améliorer le rendement agricole à l'échelle de la parcelle (Sultan, 2002).

Résultats

Les simulations du modèle sur une parcelle de Niamey au coeur du Sahel ont montré qu'il est possible de relier la date de mise en place de la mousson définie à l'échelle régionale et la date de semis à l'échelle fine de la parcelle. Par rapport à des méthodes classiques de type seuil, traditionnellement utilisée pour déterminer la date de semis, la prise en compte de l'installation de la mousson pour le choix de la date de semis montre une amélioration significative des rendements agricoles et une réduction de leur variabilité liée à l'occurrence de faux départs de la saison humide.

En semant au moment de la mise en place de la mousson, on obtient en moyenne sur près de 20 ans de simulations 75% du rendement maximum de l'année contre seulement 56% avec la méthode classique (Fig.1). Le calcul de la date de semis idéale du modèle sur la période 1968-1990 pour une variété de mil à cycle constant adaptée à la région de Niamey a montré une date moyenne au 22 juin très similaire à la date de mise en place de la mousson au 24 juin.

	Mise en place	Méthode des
	de la mousson	seuils
moyenne	75%	56%
écart-type	26%	36%
Coefficient de
variation	34%	64%

Figure 1 : Paramètres caractéristiques pour 19 années de la période 1968-1990 du rendement simulé en semant au moment de la mise en place de la mousson et en utilisant la méthode des seuils pour le choix de la date de semis. Le rendement est exprimé en pourcentage par rapport au rendement maximum de l'année obtenu avec la date de semis idéale.

Les phases sèches appartenant à la modulation à 40 jours de la mousson détectées à l'échelle régionale sur la zone sahélienne montrent une cohérence forte avec la pluviométrie à l'échelle locale. Les simulations du modèle mettent en évidence un impact fort de ces séquences sèches sur le rendement selon le degré de développement de la culture. Le rendement est très affecté si la séquence sèche survient au moment des phases de floraison et de remplissage des grains pendant lesquelles la plante est très sensible au stress hydrique. En revanche, il n'a pas pu être montré de relations entre les modulations de la mousson à 15 jours et le rendement agricole.

Conclusions

Cette étude a proposé une approche préliminaire transversale entre l'étude de la dynamique régionale de la mousson et ses impacts agronomiques à travers la réponse du rendement aux fluctuations pluviométriques. Les simulations du modèle sur une parcelle de Niamey au coeur du Sahel ont montré qu'il est possible de relier la date de mise en place de la mousson définie à l'échelle régionale et la date de semis à l'échelle fine de la parcelle. Par rapport à des méthodes classiques de type seuil, traditionnellement utilisée pour déterminer la date de semis, la prise en compte de l'installation de la mousson pour le choix de la date de semis montre une amélioration significative des rendements agricoles et une réduction de leur variabilité liée à l'occurrence de faux départs de la saison humide. D'autre part, les phases sèches appartenant à la modulation à 40 jours de la mousson détectées à l'échelle régionale sur la zone sahélienne montrent une cohérence forte avec la pluviométrie à l'échelle locale avec un impact fort de ces séquences sèches sur le rendement selon le degré de développement de la culture.

Les applications agronomiques abordées dans cette étude se sont appuyées sur les simulations d'un modèle agronomique intégrant la seule contrainte hydrique. Ces résultats devront être validées par des observations de dates de semis et rendements réels pour déterminer l'importance de cette contrainte hydrique par rapport aux autres contraintes non simulées (compétitions avec les plantes adventices, qualité du sol, apport minéral des premières pluies...) dans la stratégie de l'agriculteur pour le choix de la date de semis et la sélection variétale.

L'ensemble de ces travaux a été réalisé dans le cadre des projets européens WAMP (West African Monsoon Project ; 1997-2000) et PROMISE (PRedictability and variability Of Monsoons and the agricultural and hydrological ImpactS of climatE change ; 1999-2002) et leur continuité pourra s'inscrire dans les objectifs scientifiques du projet international et de l'expérience de terrain AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine).

Bibliographie

SULTAN B., 2002 : Etude de la mise en place de la mousson en Afrique de l'Ouest et de la variabilité intra-saisonnière de la convection. Applications à la sensibilité des rendements agricoles, Thèse de doctorat, Université de Paris VII, 283 pp.

JANICOT S. et B. SULTAN (2001), Intra-seasonal modulation of convection in the West African monsoon, Geophysical Research Letter, 28, 3 : 523-526

SULTAN B. et S. JANICOT, 2000 : Abrupt Shift of the ITCZ over West Africa and intra-seasonal variability, Geophysical Research Letter, 27, 20 : 3353-3356.

SAMBA A., B. SARR, C. BARON, E. GOZE, F. MARAUX, B. CLERGET et M. DINGKUHN, 2000 : La prévision agricole à l'échelle du Sahel, Modélisation des agroécosystèmes et aide à la décision, ISSN 1251-7224 : 243-262.