Agronomic and Physiological Responses of Sorghum and Sweet Potato to Shea Tree Shade in Burkina Faso

Résumé Technique : Réponses Agronomiques et Physiologiques du Sorgho et de la Patate Douce à l'Ombrage des Karités au Burkina Faso

Énoncé du Problème
Au Burkina Faso, les parcs agroforestiers intégrant le Vitellaria paradoxa (karité) avec des cultures céréalières sont essentiels pour la sécurité alimentaire. Cependant, l'ombre projetée par les arbres de karité réduit considérablement le rayonnement photosynthétiquement actif (RPA), entraînant une compétition pour la lumière et une baisse documentée de la productivité des cultures céréalières associées comme le sorgho (Sorghum bicolor). Cette réduction de rendement pousse souvent les agriculteurs à négliger la régénération des semis ou à supprimer délibérément les arbres, menaçant la durabilité à long terme de ces parcs. Bien que les cultures racinaires et tubéreuses soient connues pour être tolérantes à l'ombre, il manque de données spécifiques sur la manière dont les caractéristiques dendrométriques des arbres de karité — spécifiquement le diamètre à hauteur de poitrine (DHP) et la surface de la couronne — affectent différemiellement les performances agronomiques et physiologiques du sorgho par rapport à la patate douce (Ipomoea batatas). L'étude répond à la nécessité d'identifier les seuils critiques de taille d'arbre où le rendement du sorgho devient non viable et de déterminer si la patate douce peut servir d'alternative viable pour maintenir la productivité agroforestière sans l'abattage des arbres.

Méthodologie
La recherche a été menée dans la région de la Nazinon au Burkina Faso, plus précisément dans les municipalités de Nobéré et de Saponé. L'étude a utilisé un dispositif en blocs complets randomisés (RCBD) pour évaluer deux cultures : une lignée locale de sorgho et deux variétés de patate douce biofortifiées (Erè et Tiébélé 2).

• Classification des Arbres : Les arbres de V. paradoxa ont été classés en trois classes de diamètre (CD) basées sur le DHP :
  • CD1 : 15–30 cm
  • CD2 : 30–45 cm
  • CD3 : ≥45 cm
• Traitements Expérimentaux : Les cultures ont été cultivées sous la canopée d'arbres de chaque classe de diamètre (UCDC1, UCDC2, UCDC3) et en zones ouvertes (OA) servant de témoins.
• Mesures :
  • Dendrométriques : La surface de la couronne et l'interception du RPA ont été mesurées.
  • Morphologiques : La longueur des tiges/vrilles, le nombre de feuilles et le diamètre du collet ont été enregistrés à 30, 45, 60 et 81 jours après le semis/la plantation.
  • Physiologiques : La conductance stomatique, la teneur en chlorophylle (SPAD) et le flux d'électrons linéaires (FEL) ont été mesurés à l'aide de dispositifs portables (poromètre AP4 et PhotosynQ Multispeq).
  • Rendement : Le rendement en grains/panicules pour le sorgho et le rendement en tubercules pour la patate douce ont été enregistrés.
• Analyse : Les données ont été analysées à l'aide du test de Kruskal–Wallis suivi du test post hoc de Dunn avec correction de Bonferroni au seuil de signification de 5 %.

Résultats Clés

• Interception de la Lumière : Il existe une corrélation négative significative entre le diamètre de l'arbre et la transmission du RPA. Les arbres CD1 (plus petite surface de couronne) transmettaient le RPA le plus élevé (274 µmol photons m⁻² s⁻¹), tandis que les CD2 et CD3 en transmettaient nettement moins (respectivement 162,75 et 142,84 µmol photons m⁻² s⁻¹).
• Performance du Sorgho :
  • La croissance et le rendement du sorgho étaient les plus élevés en zone ouverte (OA).
  • Sous la canopée, la performance du sorgho était significativement meilleure sous CD1 que sous CD2 ou CD3.
  • Cependant, les rendements sous CD1 étaient toujours significativement inférieurs à ceux de la zone ouverte (OA). L'étude note que la croissance et la production de sorgho étaient faibles par rapport à la zone ouverte, même sous la plus petite classe de diamètre.
  • Les données physiologiques ont montré que, bien que la conductance stomatique soit plus élevée sous la canopée (en raison d'un microclimat favorable), le flux d'électrons linéaires (FEL) et la croissance globale étaient limités par la faible disponibilité lumineuse, particulièrement sous CD2 et CD3.
• Performance de la Patate Douce :
  • Contrairement au sorgho, la patate douce présentait une croissance et un rendement supérieurs sous les classes de diamètres plus larges (CD2 et CD3) par rapport à CD1 et à la zone ouverte.
    • Les paramètres morphologiques (longueur de tige, nombre de feuilles) et les rendements en tubercules augmentaient généralement avec la classe de diamètre de l'arbre.
  • Les rendements en tubercules les plus élevés ont été enregistrés sous CD3. Notamment, au site de Nobéré, aucun tubercule n'a été produit en zone ouverte ou sous CD1, alors que la production a eu lieu sous CD2 et CD3.
  • Bien que les rendements sous CD2 et CD3 soient généralement plus élevés que sous CD1, l'analyse statistique (Tableau 7) a indiqué que la différence de rendement entre CD1 et CD2 n'était pas significative (partageant la même lettre en exposant), tandis que CD3 produisait significativement plus que les autres classes.
  • Les variétés de patate douce présentaient une teneur en chlorophylle plus élevée sous l'ombre dense de CD2 et CD3, une adaptation aux faibles intensités lumineuses.
• Variations de Site : Nobéré (pluviométrie plus élevée, élagage plus intensif) favorisait généralement le sorgho, tandis que Saponé (pluviométrie plus faible, moins d'élagage) favorisait la patate douce, probablement en raison des différences de disponibilité en eau et de densité de la canopée.

Contributions Clés
L'étude fournit des preuves empiriques que l'impact de l'ombre du V. paradoxa sur les cultures associées n'est pas uniforme mais dépend strictement de la classe de diamètre de l'arbre.

1. Identification du Seuil : Elle identifie CD1 (DHP < 30 cm) comme le seuil critique où le sorgho peut être cultivé avec *moins* de perte de rendement par rapport aux arbres plus grands, bien que les rendements restent nettement inférieurs à ceux des champs ouverts. Inversement, CD2 et CD3 (DHP > 30 cm) provoquent des réductions de rendement significatives pour le sorgho.
2. Stratégie de Substitution de Culture : Elle démontre que la patate douce est une alternative tolérante à l'ombre très efficace qui prospère sous les canopées denses des arbres de karité plus grands (CD2 et CD3), là où les cultures céréalières échouent.
3. Aperçu Physiologique : La recherche élucide que si l'ombre améliore les conditions microclimatiques (conductance stomatique plus élevée), la réduction du RPA est le principal facteur limitant pour les cultures C4 comme le sorgho. À l'inverse, la nature C3 de la patate douce et sa plasticité morphologique lui permettent de tirer parti du microclimat induit par l'ombre et des points de compensation lumineuse plus bas.

Signification et Revendications
Les auteurs affirment que cette recherche offre une stratégie de gestion pratique et scientifiquement fondée pour les parcs agroforestiers du Burkina Faso. En alignant le choix des cultures sur le diamètre des arbres, les agriculteurs peuvent optimiser la productivité totale du système sans recourir à l'abattage des arbres ou à un élagage intensif.

• Recommandation : L'article suggère explicitement de cultiver le sorgho uniquement sous les arbres CD1 (DHP < 30 cm) et d'éviter de le faire sous CD2 et CD3.
• Alternative : Pour les arbres ayant un DHP > 30 cm (CD2 et CD3), les auteurs recommandent de cultiver des patates douces pour éviter les pertes de production de karité (qui surviendraient si les arbres étaient élagués) et pour éviter les pertes de rendement des céréales (qui surviennent si le sorgho est planté sous de grands arbres).
• Impact sur la Conservation : Cette approche vise à maintenir ou augmenter la densité des arbres dans les parcs en fournissant un incitation économique (rendement de la patate douce) pour préserver les grands arbres de karité, répondant ainsi au déclin de la végétation ligneuse observé dans la région.

L'étude conclut que la gestion des systèmes agroforestiers basée sur les classes de diamètre des arbres permet d'optimiser simultanément la conservation des arbres et la production agricole, offrant une voie durable pour la sécurité alimentaire dans la zone sahélienne.