Reference : Modélisation spatiale des flux organiques et minéraux assurant la productivité durabl...
Dissertations and theses : Doctoral thesis
Life sciences : Agriculture & agronomy
Life sciences : Animal production & animal husbandry
Life sciences : Environmental sciences & ecology
http://hdl.handle.net/2268/72753
Modélisation spatiale des flux organiques et minéraux assurant la productivité durable des agroécosystèmes culture-élevage dans le sahel nigérien
French
[en] Spatial modeling of organic and nutrients fluxes in Niger sahelian crop-livestock agro-ecosystems
Djaby, Bakary mailto [Université de Liège - ULg > Département des sciences et gestion de l'environnement > Département des sciences et gestion de l'environnement >]
30-Aug-2010
Université de Liège, ​Arlon, ​​Belgique
Docteur en Sciences
366 + 106
Tychon, Bernard mailto
Hiernaux, Pierre mailto
Cornet, Yves mailto
Bielders, Charles mailto
Bruno, Gérard mailto
Ozer, Pierre mailto
[fr] Sahel ; Niger ; agriculture ; élevage ; fertilité des sols ; bilan ; azote ; phosphore ; potassium ; SIG ; modèle ; risque
[en] Sahel ; Niger ; crop ; livestock ; mixed farming system ; soil fertility ; nutrient balance ; nitrogen ; phosphorus ; potassium ; GIS ; modeling ; risk assesment
[fr] L’agriculture et l’élevage occupent plus de 80% de la population des zones semi-arides de l’Afrique de l’Ouest. Ces populations en tirent l’essentiel de leur alimentation et de leurs revenus. L’un des problèmes de cette agriculture est la pauvreté des sols. Dans les pays comme le Niger où prédominent les agroécosystèmes culture élevage, le rôle du bétail dans le recyclage de la matière organique et des éléments minéraux azote, phosphore et potassium peut constituer un atout pour l’augmentation de la production agricole et animale et assurer une
sécurité alimentaire durable. Les bilans et flux de ces matières organiques et éléments minéraux ont été utilisés comme indicateurs d’état qui caractérisent la durabilité des systèmes de production. Cette recherche porte sur l’évaluation de ces flux et bilans organiques et minéraux aux échelles de l'exploitation agricole et du terroir dans le sud-ouest du Niger et la mise au point d'un indicateur de risque d'épuisement de la fertilité des terres des exploitations. L'étude porte sur trois terroirs agropastoraux de cette région couvrant une superficie de 500 km2 et sur un échantillon de 461 exploitations agropastorales. Les trois terroirs diffèrent
essentiellement par leur pression agricole sur les terres, et par l'importance de l'élevage. Dans ces systèmes mixtes culture-élevage, la dualité de l'organisation spatiale qui les caractérise avec une gestion des cultures à l'échelle parcellaire centralisée à l'échelle de l'exploitation agricole et une gestion de l'élevage liée aux ressources pastorales communautaires de tout le terroir, fait que les modèles classiques de gestion sont confrontés à cette intégration d'échelles. Deux modèles ont été donc été utilisés pour l’évaluation des flux et bilans partiels de N, P,
K à des échelles différentes, celle de l’exploitation agricole et celle des occupations de sol à l’échelle du terroir. NUTMON, un modèle existant, est utilisé dans la détermination des flux à l’échelle de l’exploitation et de ses composants. La modélisation spatiale des flux à l’aide des systèmes d’information géographique est opérée par articulation de NUTMON avec l’outil NUTPAST développé dans cette thèse. Cet outil développé avec les systèmes d'information géographique prend en compte la dynamique spatio-temporelle de la végétation et du cheptel pour l’évaluation de l’ingestion et de l’excrétion animale à l’échelle de l'ensemble des occupations au sein d'un terroir. Un modèle de régression par quantile et de régression logistique polytomique on été utilisés pour la détermination d’un indicateur de risque. Cet indicateur de risque intégré d'épuisement de la fertilité des terres a été conçu par exploitation à partir de variables de viabilité biophysiques relatives à l'utilisation de l'espace communautaire et de variables socio-économiques en lien avec la propriété des terres et du cheptel.
Les bilans partiels obtenus à l'échelle du terroir montrent globalement un équilibre entre les flux de gestion agricoles et de l'élevage à l'échelle des terres des exploitations, avec des valeurs de N,P,K moyens respectifs de 0.3 ± 0.6, 1.2 ±0.2, 0.9 ± 0.5 kg/ha. Ce bilan fait ressortir une grande disparité entre les exploitations qui montrent un bilan fortement positif chez les propriétaires de bétail et négatif chez les villageois ayant très peu de bétail. Les indicateurs de risque, basés sur les facteurs de pression sur les terres, les dotations en terres et bétail par habitant, laissent apparaître qu'en dépit d'une faible intensification par la fumure, la pression agricole sur les terres combinée à la faible dotation des exploitations agricoles en bétail est un facteur de risque d'épuisement relatif de la fertilité des sols très élevé à l'échelle des villages. Ce qui peut compromettre la durabilité de l'agriculture dans ces régions. Les problèmes d'utilisation des ressources communautaires au profit des seuls propriétaires de bétail posent le problème en termes de politique foncière dans ces agroécosystèmes. Avec la pression agricole actuelle, un autre mode d'intensification agricole est à rechercher avec une politique foncière
d'accès aux ressources équitable.
[en] Agriculture (including crop and livestock) employs more than 80% of the work force in semi-arid regions of West Africa and provide most of the food requirements and incomes. In most developing countries, soil nutrient depletion is a major issue for soil degradation. Crop-livestock integration is an effective means by which nutrients can be rapidly recycled within and between farms. In West Niger, where mixed farming systems dominate, livestock's role in recycling organic matter and mineral nutrients (nitrogen, phosphorus and potassium) must be better assessed to increase production and ensure sustainable food security. Nutrient flows
through forage uptake and excretion deposit by grazing livestock must be assessed at a wider scale than the farm. Organic matter and nutrients balance and fluxes were used as measurable criteria for sustainable agriculture production. This research focuses on these indicators assessments at farm, land use unit and village level.
This study was conducted in three agropastoral territories in the Fakara region of western Niger (Dantiandou District) that lies between the Niger River to the west and the Dallol Boboye (Bosso), a fossil valley tributary of the Niger, to the east. The area has homogeneous geological characteristics and rainfall conditions, but land use history, human and animal population density and cropping intensity vary within the region. 461 farms were concerned.
In the mixed crop-livestock systems, the duality of the spatial organization, crop management at field level and livestock management with communal rangeland is a major issue for nutrients balance and fertility management modeling. Two models were then used to assess flows and nutrients balances. The NUTMON Toolbox developed by Dutch researchers is used to assess agricultural fluxes at farm parcels level. Spatial modeling was done with NUTPAST, a GIS tool developed in this thesis framework to assess livestock intake and excretion fluxes at land use scale. This tool takes into account the spatiotemporal patterns of vegetation as well as livestock
seasonal variation. Quantile regression analysis and multinomial polytomous logistic regression modeling was used to assess soil fertility depletion risk indicator based on farm agriculture viability variables and nutrients partial balance.
The results obtained show a less negative partial nutrients balance than in previous studies when the livestock spatio-temporal effect is taken into account. The results bring functional improvement and analytical evaluation of flows and partial nutrients balance calculation, while taking into account the functions of livestock in the organic matter recycling. The overall partial balance of N, P, K are 0.3 ± 0.6, 1.2 ± 0.2, 0.9 ± 0.5 kg/ha. The review highlighted a wide disparity between farms which show a strongly positive balance among livestock owners and negative balance among Fakara small farmers with few land and livestock endowments. Owning
animals allows some households to maintain soil fertility by capturing and mobilizing soil nutrients. Risk indicators, based on land pressure indicator at 3x3 km geographic grid level, livestock endowments and land per capita reveal that despite a slow intensification, the trend for a risk of relative depletion of soil fertility is very high. This trend may compromise the sahelian agriculture sustainability. The problems of unequal benefit from communal resources remain a big issue of the sahelian agriculture. With increasing pressure on land, it is necessary to look beyond the traditional free range communal grazing systems to more intensive alternatives and stronger land tenure policies.
Commission universitaire pour le Développement - CUD
Researchers ; Professionals ; Students ; General public
http://hdl.handle.net/2268/72753

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