Estimation de la production fourragère de deux ligneux sahéliens (Pterocarpus lucens Lepr. Ex Guill. & Perrot et Grewia bicolor Juss) au Ferlo (Nord Sénégal)

D Ngom, S Diatta et L E Akpo

Laboratoire d’Ecologie Végétale/Département de Biologie Végétale/ FST –PPZS, Université Cheikh Anta Diop de Dakar, BP. 5005 Dakar-Fann (Sénégal)
ngom_daouda@yahoo.fr

Résumé

Nous avons évalué la production fourragère de Pterocarpus lucens et de Grewia bicolor, deux ligneux fourragers sahéliens, appétés au Ferlo (Nord Sénégal) en utilisant les relations entre les données dendrométriques (hauteur, circonférence) et la biomasse foliaire de 40 arbres de chaque espèce.

La circonférence présente une meilleure corrélation avec la biomasse aussi bien pour Pterocarpus lucens que pour Grewia bicolor. La production fourragère moyenne utilisable de Pterocarpus lucens (40 Kg MS/ha) est quatre fois plus élevée que celle de Grewia bicolor (10,8 Kg MS/ha).

Mots clés: Biomasse foliaire, circonférence, hauteur, relations allométriques

Forage production of two fodder trees (Pterocarpus lucens Lepr. Ex Guill. & Perrot and Grewia bicolor Juss) in Ferlo, North Senegal

Abstract

This study proposes by allometric methods to evaluate the fodder production of the two woody species in Ferlo (Northern Senegal). On the basis of the dendrometric and ponderal data collected on 40 trees of Pterocarpus lucens and 40 trees of Grewia bicolor, allometric models were established between the maximum foliar biomass and the circumference on the one hand and between the foliar biomass and the height on the other hand.

From these analyses, it is come out that of the two studied physical parameters; the circumference presents a better correlation with the biomass as well for Pterocarpus lucens for Grewia bicolor. The usable foliar production of Pterocarpus lucens (40 kg of DM/ha) is four times higher than that of Grewia bicolor (10,8 Kg of DM/ha).

Key words: Allometric relations, circumference, foliar biomass, height

Introduction

Les arbres et arbustes jouent un rôle polyvalent dans les systèmes de production. Outre leurs fonctions économiques, ils ont des significations sociales et culturelles. Sources de fourrage, les feuilles, les fleurs, les fruits constituent un appoint important à l’alimentation du bétail et d’une partie importante de la faune sauvage (von Maydell 1990). En saison sèche, les peuplements ligneux fournissent aux bovins, ovins et caprins les compléments protéiniques (qui ne sont plus présents dans les herbages) et vitaminiques indispensables à leur survie (Le Houérou 1980, Breman et al 1991). Les bergers mettent le feuillage à la disposition de leur bétail par émondage ou ébranchage ou encore étêtage, répétant parfois l’action sur le même sujet plusieurs années de suite. Ces pratiques réduisent  dangereusement, et dans certains cas de façon irréversible, la population de certaines espèces. Ces pratiques d’affouragement du cheptel compromettent en effet la régénération des espèces. Il est donc indispensable d’avoir une bonne appréciation de la contribution fourragère des ligneux afin d’établir correctement le établissement du bilan fourrager,  et ainsi une meilleure prévision de la capacité de charge des terres de parcours.

La capacité de charge d’une terre de parcours est généralement en effet établie sur la base des productions  des pâturages herbacés (Akpo et al 1995) et à la liste des espèces ligneuses (Cissé 1980). Bien que la contribution des ligneux au régime des herbivores domestiques atteindrait 20% (Boudet 1984), la production fourragère ligneuse a été peu ou pas évaluée.

Ce travail a estimé la production de biomasse foliaire des espèces ligneuses en utilisant des relations allométriques entre les paramètres physiques (hauteur de l’arbre, circonférence du tronc) et biologiques ; il s’agit ainsi d’établir la structure des différentes populations et de proposer des modèles de prédiction de leur production fourragère de chaque espèce.

Matériel et méthodes 

La zone d’étude

L’étude a été menée en zone sylvopastorale du Ferlo du Sénégal à 15,88° N et 15,25° W (figure 1), et précisément dans la communauté rurale de Vélingara-Ferlo.

Le Ferlo correspond aux formations sableuses dunaires du continental terminal. Le relief, peu accentué avec des pentes inférieures à 3% (Cornet 1992) joue un rôle dans l’évolution des sols. Il permet de distinguer trois principaux types de sols : les sols sableux, les sols argilo-sableux à argileux et les sols latéritiques cuirassés.

Le climat est tropical sec, de type soudano-sahélien, caractérisé par une saison des pluies de 2 ou 3 mois et des amplitudes thermiques élevées ; la température maximale atteint 40,4° C en mai. La température moyenne annuelle s’établit à 28,6° tandis que les températures moyennes mensuelles minimales sont de 14,1°C en janvier.

Les précipitations sont concentrées en juillet, août et septembre. La pluviométrie moyenne de la station de Vélingara (station de référence) est de 496 mm (1951 à 2006). Depuis 1970, plus de 25% des années présentent des pluviométries inférieures à la moyenne interannuelle ; ce sont des années sèches (figure 2).

Figure 2.  Tendances évolutives de la pluviométrie annuelle de Vélingara-Ferlo par la méthode de la différence normalisée (a) et des moyennes mobiles pondérées (b)

La végétation est une savane sahélienne caractérisée par une strate ligneuse dominée par Combretum glutinosum, Pterocarpus lucens, Guiera senegalensis, Grewia bicolor, Acacia senegal, Balanites aegyptiaca… La strate herbacée est dominée par des Poacées fines dont les plus communes sont Cenchrus bifloris, Schoenfeldia gracilis, Eragrostis tremula et Dactyloctenium aegyptium.

La population humaine est constituée de plusieurs groupes ethniques (Peuls, Wolofs, Maures et Sérères), qui cohabitent dans cet espace avec une prédominance des Peuls, (peuple spécialisé dans l’élevage des ruminants domestiques).

Méthode d’étude

Le matériel végétal est composé de deux espèces ligneuses et fourragères: Pterocarpus lucens et Grewia bicolor. Celles-ci ont été retenues en raison de leur importance fourragère d’une part, de leur importance actuelle d’autre  part, et en fin de leur faible régénération (Ngom 2008).

La structure des populations a été établie sur la base d’inventaire exhaustif sur des placeaux de 30 x 30 m, soit 900 m² (Boudet 1984).

Sur chaque ligneux rencontré, nous avons mesuré la circonférence du tronc à 0,30 m du sol (Akpo et Grouzis 1996), la hauteur totale, la hauteur de la première branche, le diamètre (Nord-Sud, Est-Ouest) de la couronne.

Pour porter moins de préjudiciable aux ligneux échantillonnés, nous avons choisi différents types de branches définies pour représenter l’arbre. Nous avons ensuite mesuré la longueur, la circonférence des rameaux et récolté toutes les feuilles, en fin de saison des pluies (période à laquelle la feuillaison des arbres est de l’ordre de 80 à 90%). Pour branche ou rameau, toutes les feuilles récoltées sont mises dans un sac, puis pesées par type (figure 3) à l’aide d’un peson à ressort.

Des échantillons ont été prélevés par rameau, ramenés au Laboratoire pour déterminer la matière après passage à l’étuve à 65°C jusqu’à poids constant. Cette méthode des branches standard nous permettra d’établir les équations de régression de type puissance reliant la phytomasse par branche à la circonférence basale et à la longueur des branches correspondantes comme le préconise Newbould (1967).

Les analyses statistiques ont été effectuées avec le logiciel Excel en utilisant un échantillon de 40 arbres de chaque espèce (Pterocarpus lucens et Grewia bicolor). Diverses équations de régression simples entre la phytomasse et les paramètres physiques (circonférence du tronc,  et hauteur de l’arbre) ont été établies. La force d’association entre deux variables a été estimée par le coefficient de détermination R², compris entre 0 et 1. On aboutit ainsi à une relation de la forme : Y= a.X + b  où Y est la phytomasse foliaire (exprimée en g de MS), X est la circonférence ou la hauteur (en cm), a et b sont des constantes.

Nous avons ensuite calculé la production de feuilles par espèce et pour le parcours selon le principe qui repose sur la distribution de l’effectif en fonction des classes de circonférence à la base du tronc ou la hauteur de l’arbre. La phytomasse totale est pondérée par la densité de chaque espèce.

Résultats 

La structure des populations par classe de circonférence

Dans le peuplement ligneux de la zone étudiée, la densité selon les espèces (Pterocarpus lucens : 17 pieds/ha ; Grewia bicolor : 23 pieds /ha). C’est un peuplement naturel ; l’âge ne peut donc être établi.

La répartition de la population de Pterocarpus lucens par classe de circonférence (figure 4) montre une prédominance des individus à gros diamètre ([51-100 cm], [> 100 cm]). La faible représentation des jeunes individus montre un potentiel de régénération faible.

La distribution de la population de Grewia bicolor montre une bonne représentation des individus dans la classe [10-20 cm] et ainsi un potentiel de régénération appréciable. Les individus âgés se retrouvent majoritairement dans la classe [51-100 cm]. La faible représentation des classes intermédiaires ([31-40 cm], [41- 50 cm]) est liée à un problème de recrutement car les jeunes individus ([10-20 cm]) sont éliminés soit par la coupe soit par les feux de brousse fréquents dans la zone. La survie des sujets de la classe [10-20 cm] et leur passage à des classes de circonférence les mettant à l’abri reste hypothétique.

Relation allométrique entre la phytomasse foliaire maximale et la circonférence

La phytomasse foliaire maximale est corrélée avec la circonférence des deux ligneux fourragers. Les deux équations de régression de type puissance sont consignées dans le tableau 1.

L’examen des courbes de tendance de la phytomasse en fonction de la circonférence (figures 5 et 6) montre des valeurs très élevées obtenues pour les coefficients de détermination (0,84 pour Pterocarpus lucens et 0,88 pour Grewia bicolor). Ainsi 84% (Pterocarpus lucens) et 88% pour (Grewia bicolor) de la variabilité de la phytomasse est expliquée par la liaison avec la grosseur.

Ces coefficients de détermination montrent qu’il y a une force d’association importante entre la phytomasse foliaire maximale et la circonférence basale des arbres.

Le coefficient de détermination de Grewia bicolor est légèrement plus élevé que celui de Pterocarpus lucens, ce qui peut s’expliquer par le nombre de branches échantillonnées plus élevé chez Pterocarpus lucens  (160) que chez Grewia bicolor (126).

Relations allométriques entre la phytomasse foliaire maximale et la hauteur

De la même façon que précédemment, nous avons établi pour les deux espèces Pterocarpus lucens et Grewia bicolor les équations des courbes de régression entre la phytomasse foliaire et la hauteur (tableau 2).

La corrélation entre la phytomasse maximale et la hauteur est modérée pour les deux espèces étudiées (R²=0,60 Pterocarpus lucens et R²= 0,70 pour Grewia bicolor). Cependant, la corrélation est meilleure chez Grewia bicolor que chez Pterocarpus lucens. Les équations des courbes de tendance déterminent 60% pour   Pterocarpus lucens et 70% de la distribution des points.

Cette corrélation modérée de la hauteur avec la phytomasse foliaire pourrait être liée d’une part à la grande variabilité de la biomasse des branches longues (figures 7 et 8) et d’autre part à une tendance du nuage de points à s’infléchir vers le bas, ce qui pourrait signifier que les branches moins longues traduisent mieux une corrélation entre la phytomasse et la hauteur.

Le coefficient de détermination R² est plus élevé pour les équations de régression de la phytomasse en fonction de la circonférence que celles reliant la phytomasse à la hauteur. Ainsi, la force d’association phytomasse foliaire maximale/circonférence est meilleure que celle phytomasse foliaire /hauteur.

Production fourragère

La force d’association phytomasse foliaire maximale/circonférence étant meilleure que celle phytomasse foliaire /hauteur, nous avons utilisé les équations de la courbe d’ajustement de la phytomasse en fonction de la circonférence pour évaluer la production fourragère.

Pf= 8,02. C^1,54 pour Pterocarpus lucens

Pf= 6,39. C^1,53 pour Grewia bicolor.

Ces équations ont permis de calculer les valeurs minimales et maximales de la production fourragère dans les différentes classes de circonférence en kg MS/hectare (tableau 3).

La moyenne des valeurs minimales et des valeurs maximales des différentes classes de circonférence permet de calculer la production fourragère utilisable en Kg MS/ha (tableau 4) pour les deux espèces.

L’examen du tableau 4 montre que la production fourragère de Pterocarpus lucens se situe entre 16,8 et 63,2 Kg MS/ha. Le rapport élevé (4) entre la moyenne maximale et la moyenne minimale s’explique par la proportion élevée d’individus dans la classe [>100]. Pour Grewia bicolor la moyenne des maxima de production fourragère (16 Kg MS/ha) est le triple de la moyenne des minima (5,6 Kg MS/ha).

La production fourragère moyenne utilisable de Pterocarpus lucens (40 Kg MS/ha) est presque quatre fois plus élevée que celle de Grewia bicolor (10,8 Kg MS/ha). Ceci s’explique par une production moyenne/arbre supérieure pour Pterocarpus lucens qui comporte des individus de grande taille, que pour Grewia bicolor qui est un arbuste dont la taille dépasse rarement 3,5m. Globalement les deux principales espèces fourragères produisent 50,8 Kg MS/ha.

Discussion et conclusion 

L’évaluation de la production fourragère aérienne est complexe. L’accès plus difficile à cette phytomasse, aussi bien que sa variabilité spatiale et temporelle, est probablement en partie responsable du développement tardif des méthodes d’évaluation de la phytomasse fourragère (Ickowicz 1995). Ainsi, en raison du caractère destructeur et fastidieux des mesures directes de phytomasse, la  recherche de relations allométriques (équations de régression de type puissance) entre la phytomasse foliaire maximale et divers paramètres physiques (circonférence et hauteur) facilement mesurables est apparue comme une méthode intéressante à tout point de vue.

Les relations allométriques ont fait l’objet de multiples études. Plusieurs auteurs ont établis des équations de régression chez le genre Acacia : Pressland (1975) et Poupon (1976) se sont intéressés respectivement  à Acacia aneura et Acacia senegal , Bille (1977) a étudié Acacia senegal et Acacia tortilis , Cissé (1980) a établi la régression linéaire entre la biomasse foliaire et la circonférence chez Acacia seyal et Acacia albida alors que Piot et al (1980) ont établi une relation d’allométrie entre la biomasse et le diamètre chez Acacia laeta et Acacia tortilis. Claude et al (1992) ont également établi une relation allométrique entre le diamètre et la production foliaire d’Acacia tortilis subsp. raddiana.  Dans les écosystèmes tempérés, Cabanettes et Rapp (1978) ont étudié la biomasse chez Pinus pinea à partir de relations allométriques alors qu’Auclair et Métayer (1980) se sont intéressés à Carpinus betulis L, Betula pubescens Ehrh. et Quercus robur L.

Cependant les deux espèces fourragères concernées par notre étude (Pterocarpus lucens et Grewia bicolor) n’ont pas fait l’objet de beaucoup d’études. A notre connaissance, Pterocarpus lucens a fait l’objet d’établissement de relations allométriques dans le sahel malien par Cissé (1980) alors que pour Grewia bicolor l’évaluation de la phytomasse foliaire par la méthode allométrique n’a pas encore été étudiée.

Cette étude a permis de mettre en évidence une relation allométrique entre la phytomasse foliaire et les deux paramètres physiques que sont la circonférence et la hauteur. Ces méthodes allométriques permettent d’évaluer pour Pterocarpus lucens  et Grewia bicolor, le potentiel fourrager aérien à partir d’un inventaire qui tiendrait compte de chacun des paramètres physiques facilement mesurables de ces deux espèces.

Parmi les deux paramètres physiques étudiés, la circonférence présente une meilleure corrélation avec la phytomasse de Pterocarpus lucens et de Grewia bicolor. Ces résultats corroborent les travaux de Cissé (1980). Aussi, la circonférence à la base est une donnée plus facile à mesurer sur le terrain.

Ainsi, pour évaluer le potentiel fourrager de ces deux espèces sahéliennes, l’utilisation des équations de régression de type puissance que nous avons établies entre la phytomasse foliaire et la circonférence permet de réduire le coût humain et financier d’une telle opération.

Ces équations ont permis de calculer la production fourragère de Pterocarpus lucens et Grewia bicolor. La production fourragère de Pterocarpus lucens (40 kg MS/ha) est quatre fois supérieure à celle de Grewia bicolor (10,8 kg MS/ha). Ceci s’explique par le fait que Pterocarpus lucens est un arbre qui peut avoir une circonférence de plus de 320 cm et une hauteur de plus de 15 m alors que Grewia bicolor est un arbuste dont la circonférence moyenne est de 50 cm et la hauteur ne dépasse rarement 3,5 m. Ainsi, Pterocarpus lucens est l’espèce qui participe le plus au bilan fourrager. Cette production fourragère, constitue dans un milieu à vocation pastorale, un bon indicateur pour appréhender les fonctions de production des écosystèmes sylvopastoraux.

Toute extrapolation des modèles de calcul de la production à une plus grande échelle reste cependant aléatoire. En effet, la plupart des facteurs qui conditionnent la productivité du tapis végétal varient d’une étude à l’autre. Aussi les différences interspécifiques, les conditions de l’alimentation hydrique, les potentialités du sol et surtout du climat ne sont jamais identiques d’une station à l’autre (Cabanettes et Rapp 1978). Il est également établi que les équations allométriques varient en fonction de l’âge, de la phénologie des plantes et de la pression du pâturage (Poupon 1980, Cissé 1980, Azocar et al 1991, Oba 1991).

Toutefois, ces formules ne constituent nullement une panacée pour régler l’épineux problème d’évaluation fiable de la phytomasse aérienne des espèces fourragères. En effet, l’échantillonnage peut susciter des réserves car les branches standard ont été choisies en évitant les formes trop incurvées.  Aussi, les formules proposées ne tiennent pas compte du rythme phénologique de Pterocarpus lucens qui perd ses feuilles en pleine saison sèche.

Il nous semble important de suivre l’évolution de la production afin de proposer des modes de prélèvement adéquats de la biomasse foliaire aux éleveurs.

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Received 15 August 2008; Accepted 30 April 2009; Published 5 August 2009

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