Can conservation agriculture buffer climate hazard? The case of upland rice cropping systems in the Lake Alaotra region of Madagascar - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Can conservation agriculture buffer climate hazard? The case of upland rice cropping systems in the Lake Alaotra region of Madagascar

Pertinence de l'agriculture de conservation pour tamponner les aléas climatiques : cas des systèmes de culture en riz pluvial au Lac Alaotra, Madagascar

Fahamarinam-pototry ny fanalefahana ny fiovaovan'ny toetr'andro amin'ny alalan'ny voly mitandro ny tontolo iainana : voly vary an-tanety any amin'ny faritra Alaotra, Madagasikara

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Résumé

Conservation agriculture (CA) is widely disseminated at large scale in sub-Saharan Africa (SSA) in order to restore soil fertility and sustainably increase crop production of family farming. As defined by the FAO, CA is based on the three principles of minimal soil disturbance, permanent soil cover, and complex crop rotation. Among all the beneficial functions of CA, its ability to improve water balance through mulching can buffer water stress during crop cycle, and hence secure yields when rainfall are limited or poorly distributed. In the Lake Alaotra region of Madagascar, the area under rainfed upland rice has expanded lately. The region being characterized by an erratic rainfall distribution, intra- and inter-annually, CA practice seems appropriate to secure rainfed production. The main objective of this study is to evaluate to which extent this climate hazard can be buffered through the practice of CA. Firstly, we ran a review of the scientific literature to better understand the impact of CA in a wider context. Regarding the projections of population growth and climate change for SSA, CA is considered as a climate-smart option, i.e. an agriculture able to simultaneously mitigate climate change, adapt to this change, and sustainably increase productivity. The different studies illustrated the capacity of CA to maintain, or even increase production in the long-term, and in the shorter-term under limited or poorly distributed rainfall African contexts. These results suggested an ability of CA to adapt to climate change, predicting an increase in rainfall variability in SSA. However, the climate change mitigation through carbon sequestration under CA remained unclear because of a superficial storage which may be unsteady. Then, we focused on the study area to evaluate the potential of CA to buffer rainfall hazard. Using a 4-year dataset monitoring farmers’ fields transitioning to CA, we observed a gradual increase in upland rice average yield with a decrease in variability over the consecutive years of CA practice. The data also suggested a capacity of CA to secure early or late sowing. But agro-environmental factors were mainly impacting yields in the region. This exploratory analysis allowed us to observe positive impacts of CA under the climate conditions of the Lake Alaotra region, suggesting an impact on water balance but no information was available to validate this hypothesis. Finally, we focused more precisely on the impact of mulch on water balance and upland rice yields under the climate conditions of the region, using a modeling approach. We ran an virtual experiment with the model PYE-CA to simulate a range of soil and climate conditions met in the region. We confirmed the ability of mulch to reduce, or even suppress, efficiently surface water runoff. We identified the sowing period within which rice growing would be the least impacted by water stress in the region. The results indicated that water availability for rice cropping was slightly impacted by a decrease in runoff for the majority of soil conditions and farmers’ usual sowing dates. Beneficial effects of runoff reduction appeared under higher water stress conditions such as early sowing date or crop intensification and yield variability was decreased. This study allowed us to better apprehend the impacts of CA on water balance in the specific climate context of the study area. It would be interesting to integrate these results at the farm-level to identify the pros and cons of adopting CA under the socio-economic context of the Lake Alaotra region of Madagascar.
En Afrique sub-saharienne (ASS), l’agriculture de conservation (AC) est diffusée afin de d’améliorer durablement la productivité de l’agriculture familiale. Cette AC est basée sur les principes de travail réduit du sol, d’une couverture permanente et de rotations introduisant des légumineuse. Parmi tous les bénéfices potentiels de l’AC, le mulch peut améliorer le bilan hydrique et tamponner le stress hydrique, et donc sécuriser les rendements, lorsque les pluies sont limitées et/ou aléatoirement distribuées. A Madagascar, la région du lac Alaotra connaît une forte expansion de la riziculture pluviale. Etant caractérisée par une distribution des pluies très erratique, la pratique de l’AC semble pertinente pour sécuriser la production pluviale. L’objectif de cette étude est donc d’évaluer dans quelle mesure cet aléa climatique est tamponné par l’AC. Tout d’abord, à travers revue de la littérature scientifique, nous avons ouvert à une problématique plus large. En effet, au regard des projections de croissance démographique et de changement climatique (CC) en ASS, l’AC est proposée comme solution ‘climate-smart’ ; i.e. une agriculture capable d’augmenter la productivité et de s’adapter au CC tout en l’atténuant. Les études identifiées en ASS montrent une capacité de l’AC à augmenter les rendements sur le long-terme, et à plus court-terme dans les contextes climatiques où les pluies sont faibles et/ou mal distribuées. Cela suggère donc une capacité de l’AC à s’adapter au CC qui prévoit une augmentation de la variabilité de la distribution des pluies en ASS. La capacité de l’AC à atténuer le CC en séquestrant du carbone (C) dans les sols reste en suspens car le stockage du C se fait principalement en surface et la stabilité de ce C est questionnée. Nous nous sommes ensuite recentrés sur le sujet et la zone de cette étude afin d’évaluer le potentiel de l’AC à tamponner l’aléa pluviométrique. En se basant sur les données de suivi de parcelles en transition vers l’AC sur quatre saisons contrastées, nous avons constaté une augmentation des rendements moyens en riz pluvial dès la première année de pratique, avec une augmentation progressive des rendements et une diminution de la variabilité. Les données ont également suggéré une sécurisation des semis précoces et tardifs en AC. Nous avons constaté un poids important du climat sur la variabilité des rendements dans la zone d’étude. Cette analyse exploratoire nous a donc permis d’observer des effets positifs de l’AC dans le contexte climatique du lac Alaotra, suggérant notamment un effet potentiel sur la ressource hydrique. Mais les informations à notre disposition ne nous ont pas permis de vérifier cette hypothèse. Nous nous sommes donc intéressés à l’impact du mulch sur le bilan hydrique et les rendements en riz pluvial dans les conditions agro-climatiques de la zone d’étude. Nous avons effectué une expérimentation virtuelle, en utilisant le modèle PYE-CA. Nous avons confirmé la capacité du mulch à réduire le ruissellement. Nous avons identifié les dates de semis pour lesquelles le riz pluvial est le moins impacté par le stress hydrique dans la région. Les résultats nous ont indiqué que pour les dates de semis majoritairement pratiquées par les agriculteurs, et dans un éventail de conditions de sol, la disponibilité en eau est très peu affectée par une modification du ruissellement. Les bénéfices d’une réduction du ruissellement apparaissent dans des conditions hydriques plus stressantes telles que des dates de semis précoce ou une intensification, en diminuant la variabilité des rendements. Cette étude nous a permis de mieux appréhender les impacts de l’AC sur le bilan hydrique dans le contexte climatique de notre zone d’étude. Pour faire sens, ces résultats sont à intégrer à l’échelle exploitation, voire plus large, pour identifier les contraintes et avantages induits par les systèmes en AC dans le contexte socio-économique du lac Alaotra.
Any Afrika, ny voly mitandro ny tontolo iainana (VMT) dia nahely mba hanatsara ny tsiron’ny tany sy hampivoatra maharitra ny famokaran’ny mpamboly any an-toerana. Ny VMT araka ny famaritana nataon’ny FAO dia miankina amin’ny fampihenana ny fiasana ny tany, ny fandrakofana ny tany mandritra ny voly ary ny fifandimbiasam-boly. Maro ny tombotsoa entin’ny VMT, ny fahefan’ny rakotra manatsara ny hamandoan’ny tany dia manalefaka ny fikorontanana ateraky ny tsy fahampian’ny rano mandritra ny fotoam-pambolena, izany hoe tsy mampiovaova ny vokatra azo rehefa tsy ampy na ratsy ny fizarazaran’ny orana mandritra ny taona. Amin’ny faritra Alaotra any Madagasikara, ny voly vary an-tanety dia tena miroborobo. Ny orana eny amin’iny faritra iny nefa dia miovaova isan-taona, koa ny voly rakotra no tekinika azo antoka mba hahafahana mamokatra hatrany. Ny tanjona amin’ity fikarohana ity dia ijerena ny fahafahan’ny voly rakotra miatrika ny fiovaovan’ny toe-trandro. Manoloana ny fitomboan’ny hamaroan’ny olona sy ny fiovaovan’ny toe-trandro any Afrika, ny VMT dia naroso ho vahaolana “climate-smart”, izany hoe voly afaka mampitombo ny vokatra sy mifanaraka amin’ny fiovaovan’ny toetr’andro. Ny fikarohana maro natao tany amin’ny Afrika dia namoaka ny fahefan’ny voly rakotra mitazona, na ihany koa mampitombo ny famokarana amin’ny fotoana maharitra, sy amin’ny fotoana fohy manoloana ny fahakelezana na/sy ratsy fitsinjarana ny orana amin’ny faritra afrikanina .Izany dia mandroso fa afaka miatrika ny fiovaovan’ny toetr’andro, izay hita taratra any amin’ny faritra Afrika, ny voly rakotra. Manampy izany, ny fahefan’ny voly rakotra hampihena ny vokatry ny fiovaovan’ny toetr’andro izay mihazona ny carbone anaty tany volena dia mbola tsy mazava satria ny fihazonana ny carbone dia miseho indrindra eo ambony tany ka mametraka fisalasalana eo amin’ny fitombonan’ny carbone ao anatin’ny tany. Avy eo dia niompana be be kokoa tamin’ny fahefan’ny voly rakotra mampihena ny voka-dratsi’ny fiovaovan’ny toetr’andro ny fikarohana natao. Raha niainga avy amin’ny tarehimarika azo avy amin’ny fanarahana tanimboly izay mivoatra manakany amin’ny VMT nandritra ny taom-pambolena efatra dia tsikaritra fa misy ny fitombon’ny vokatra dieny amin’ny taona voalohany fampiharana ny VMT. Ary misy fitomboana hatrany izany isan-taona ry hita ihany koa fa tsy dia miaka-midina loatra ny vokatra na dia miovaova aza ny toetr’andro. Ireo tarehimarika ireo ihany koa dia mampiseho fa tsy dia manana olana ny fambolena aloha na tara loatra amin’ny VMT. Fa tsapa fa manan-danja be eo amin’ny antony mampiovaova ny vokatra ny toetr’andro any amin’ny faritra nanaovana ny fikarohana. Nahafahana namoaka ny tombotsoan’ny VMT manoloana ny toetr’andro any amin’ny faritra Alaotra, indrindra indrindra teo amin’ny fanatsarana ny hamandoan’ny tany. Fa ireo vokatra azo teo am-pelatanana ireo dia tsy nahafahana nanamarina io tolo-kevitra io. Ka dia niompana be be kokoa tany amin’ny vokatry ny rakotra eo amin’ny fanatsarana ny hamandoan’ny tany sy ny voka-bary manoloana ny zava-misy ara toe-karena sy ara-toetr’andro ny fikarohana. Ka noho izany dia nanao fanandramana virtoaly miaraka amin’ny modely PYE-CA mba ahafahana mijery ny zavatra mety hitranga amin’ny karazana tany sy tarehimarika mikasika ny toetr’andro maromaro. Ka dia voamarina tamin’izany ny fahefan’ny rakotra amin’ny fampihenana ny riaka. Hita tamin’izany ihany koa ny fotoam-pambolena ny vary tena mety ahafahana miala amin’ny fikorontanana ateraky ny tsy fahampian’ny rano. Ny vokatry ny fikarohana dia namoaka fa ny fotoam-pambolen’ny ankamaroan’ny tantsaha, ny hamandoan’ny tany ho an’ny voly vary dia tsy dia miankina loatra amin’ny rano entin’ny riaka. Ny tombotsoan’ny fihenan’ny riaka mantsy dia tsy hita raha tsy misy antony manokana maha-voafetra ny hamandoana azon’ny vary toy ny fambolena mialoha azy na ny fanajariana mba hampihena ny fiovaovan’ny vokatra. Ity fikarohana ity dia nanampy antsika ahazo be be kokoa ny vokatry ny VMT eo amin’ny hamandoan’ny tany manoloana ny zava-misy ara toe-karena sy toetr’andro misy teo anivon’ny toerana nanaovana ny fikarohana. Mba hanohizana ity asa ity dia tsara raha manao fikarohana amin’ny lafiny seham-pihariana mba ahafahana mamantatra ny sakana sy ny tombotsoa ateraky ny voly rakotra manoloana ny zava-misy ara-tsosialy sy ara ekonomika ao amin’ny faritra Alaotra.
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Citer

Guillaume Bruelle. Pertinence de l'agriculture de conservation pour tamponner les aléas climatiques : cas des systèmes de culture en riz pluvial au Lac Alaotra, Madagascar. Ecologie, Environnement. Université d'Antananarivo; Montpellier SupAgro, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01123862v2⟩
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