Effets de la diversité des sols et du niveau topographique sur l’activité microbienne et le cycle du carbone en contexte de bas-fonds sud-soudaniens du Burkina Faso

  • Bintou Céline Sanou Université Joseph Ki-Zerbo, Ouagadougou, Burkina Faso
  • Daouda Guébré Centre Universitaire de Ziniaré/ Université Joseph Ki-Zerbo, Burkina Faso. LMI-IESOL, Centre de Recherche de Bel Air, Dakar, Sénégal
  • Edmond Hien Université Joseph Ki-Zerbo, Ouagadougou, Burkina Faso. LMI-IESOL, Centre de Recherche de Bel Air, Dakar, Sénégal. Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Burkina Faso
Keywords: Sols de Bas-fond, topographie, matière organique, Sud-soudaniens, Burkina Faso

Abstract

En contexte de bas-fonds sud-soudaniens, la faible productivité agricole due à une connaissance insuffisante des caractéristiques intrinsèques des sols, est un problème crucial. En effet, les statuts organique et nutritionnel des sols dans cette zone restent fortement influencés par la typologie des sols et le relief. Ainsi, l'objectif de cette étude est d’évaluer l’influence combinée de la diversité des sols et de leur position topographique sur l’activité microbienne et le cycle du carbone. L’étude a été menée sur des sols du bas-fond de Lofing dans le Sud-Ouest du Burkina Faso. Une caractérisation morpho-pédologique de la zone étudiée selon le système français et son correspondant selon WRB, 2015 a mis en évidence des sols bruns eutrophes (Vertic Cambisol), couvrant 56,29% du bas-fond. Le deuxième type concerne les sols hydromorphes peu humifères (Haplic Gleysol) couvrant 40,85% du bas-fond. Les analyses des échantillons de sols de subsurface (0-10 cm) ont montré des valeurs plus élevées en carbone total (+29%) et minéralisable (+22%), ainsi qu’en quotient métabolique (+29%) et en respiration microbienne (+36%) dans les sols hydromorphes par rapport aux sols bruns. En revanche, c’est dans les sols bruns que la biomasse et le rendement microbiens ont été plus élevés (+22% et +69%, respectivement). Il ressort de cette étude que la fraction labile de carbone et l’activité des microorganismes des sols sont fortement influencées par les apports organiques colluviaux et le niveau topographique. Ainsi, l'interaction entre la nature du sol et le niveau topographique apparaît comme un facteur clé dans l’évaluation du cycle du carbone organique des sols en contexte de bas-fonds sud-soudaniens.

In the lowlands of the Sudanian climate of Burkina Faso, low crop productivity due to inadequate knowledge of the intrinsic characteristics of soils is a crucial problem. The aim of this study was to determine the influence of soil diversity and topographical position on the combined efficiency of microbial activity and the carbon cycle. The study was carried out in the Lofing lowland (south-west of Burkina Faso). A morpho-pedological characterisation of the study area according to the French system (and its correspondent according to WRB, 2015) revealed eutrophic Brown soils (Vertic Cambisols), covering 56.29% of the lowland. The second type concerns hydromorphic soils with low humus content (haplic Gleysols) covering 40.85% of the lowland. The results of analyses of subsurface soil samples (0-10 cm) showed higher values for total carbon (+29%) and mineralisable carbon (+22%), metabolic quotient (+29%) and microbial respiration (+36%) in hydromorphic soils compared with brown soils. On the other hand, it was in brown soils that microbial biomass and yield were greater (+22% and +69%, respectively). This study shows that the labile fraction of carbon and the activity of soil microorganisms are strongly influenced by colluvial organic inputs and topography. Thus, the interaction between soil type and topography is a key factor in assessing the soil organic carbon cycle in the lowlands of Sudanian climate of Burkina Faso.

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

PlumX Statistics

References

1. Albergel, J., Nasri, S., Boufaroua, M., Droubi, A. & Merzouk, A.A.J.S.e.c.p.S. (2004). Petits barrages et lacs collinaires, aménagements originaux de conservation des eaux et de protection des infrastructures aval: exemples des petits barrages en Afrique du Nord et au Proche‐Orient. Science et changements planétaires / Sécheresse, 15(1): 78-86.
2. Anderson, J. P., & Domsch, K. H. (1978). A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils. Soil biology and biochemistry, 10(3), 215-221.
3. Barthès, B. G., Kouakoua, E., Larré-Larrouy, M. C., Razafimbelo, T. M., de Luca, E. F., Azontonde, A., & Feller, C. L. (2008). Texture and sesquioxide effects on water-stable aggregates and organic matter in some tropical soils. Geoderma, 143(1-2), 14-25.
4. Bayala, J., Mando, A., Teklehaimanot, Z. and Ouedraogo, S.J., (2005). Nutrient release from decomposing leaf mulches of karité (Vitellaria paradoxa) and néré (Parkia biglobosa) under semi-arid conditions in Burkina Faso, West Africa. Soil Biology and Biochemistry, 37(3): 533-539.
5. Böhme, L., Langer, U., Böhme, F.J.A., (2005). Microbial biomass, enzyme activities and microbial community structure in two European long-term field experiments. Ecosystems and Environment, 109(1-2): 141-152.
6. Bounouara, Z. (2018). Origine et évolution de la matière organique dans les sols des zones subhumides (Doctoral dissertation, Université Batna 1) 140 p.
7. Chahal, I., Peng, Y., Hooker, D. C., & Van Eerd, L. L. (2024). Long-term tillage and crop rotation effects on soil carbon and nitrogen stocks in southwestern Ontario. Canadian Journal of Soil Science. Can. J. Soil Sci. 105: 1–10
8. Chaussod, R., Nicolardot, B. and Catroux, G.J.S.d.s., (1986). Mesure en routine de la biomasse microbienne des sols par la méthode de fumigation au chloroforme. (2): 201-211.
9. Dabre, A., Hien, E., Some, D., & Drevon, J. J. (2017). Effets d’amendements organiques et phosphatés sous zaï sur les propriétés chimiques et biologiques du sol et la qualité de la matière organique en zone soudano-sahélienne du Burkina Faso. International Journal of Biological and Chemical Sciences, 11(1), 473-487.
10. Delannoy, M., (2019). Détermination de la fraction de matière organique la plus active dans le relargage d'azote au sein d'un sol de culture. Université de Liège: 117.
11. Doetterl, S., Stevens, A., Six, J., Merckx, R., Van Oost, K., Casanova Pinto, M., & Boeckx, P. (2015). Soil carbon storage controlled by interactions between geochemistry and climate. Nature Geoscience, 8(10), 780-783.
12. Dommergues, Y. (1960). Notion of the coefficient of mineralization of soil carbon. Agron. trop., 1960, Vol. 15, 54-60
13. FAO, (1994). Directives pour la description des sols. (3ème édn), Service des sols-ressources, aménagement et conservation, Division de la mise en valeur des terres et des eaux. FAO, ISRIC, 75.
14. Feller, C. and Milleville, P., (1977). Evolution des sols de défriche récente dans la région des terres neuves (Sénégal Oriental). Cahier ORSTOM, Série Biologie, 12(3): 199-211.
15. Gao, J., & Wang, H. (2019). Temporal analysis on quantitative attribution of karst soil erosion: A case study of a peak-cluster depression basin in Southwest China. Catena, 172, 369-377.
16. Gnankambary, Z., Bayala, J., Malmer, A., Nyberg, G., & Hien, V. (2008). Decomposition and nutrient release from mixed plant litters of contrasting quality in an agroforestry parkland in the south-Sudanese zone of West Africa. Nutrient cycling in agroecosystems, 82, 1-13.
17. Guébré, D., Traoré, S., Hien, E., Somé, D., Bationo, B. A., & Wiesmeier, M. (2020). Soil macrofaunal activity, microbial catabolic limitations and nutrient cycling in cropping systems amended with woody residues and nitrogen inputs. Pedobiologia, 83, 150686.
18. Guébré, D., Traoré, S., Zongo, K. F., & Hien, E. (2024). Sorghum and cowpea intercropping response to woody residue amendments in Sahelian agro-ecosystems of Burkina Faso. Geoderma Regional, 37, e00781.
19. Ilboudo, A., Savadogo, M. O., Kabore, F., Some, D., Kabore, J. N., Hien, E., & Traore, S. (2023). Typologie et caractérisation morphopédologique des sols de bas-fonds soudano-sahéliens: cas du sous-bassin versant du Nakanbé-Dem au Centre-nord du Burkina Faso. International Journal of Biological and Chemical Sciences, 17(3), 1269-1287.
20. IUSS Working Group WRB, (2015). World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 106, FAO, Rome.
21. Jenkinson, D. S., & Powlson, D. S. (1976). The effects of biocidal treatments on metabolism in soil—V: A method for measuring soil biomass. Soil biology and Biochemistry, 8(3), 209-213.
22. Jones, A., Breuning-Madsen, H., Brossard, M., Dampha, A., Deckers, J., Dewitte, O., & Jones, R. (Eds.). (2015). Atlas des sols d'Afrique. Publications Office.
23. Khemiri, K., & Jebari, S. (2021). Évaluation de l’érosion hydrique dans des bassins versants de la zone semi-aride tunisienne avec les modèles RUSLE et MUSLE couplés à un Système d’information géographique. Cahiers Agricultures, 30, 7.
24. Lehmann, J., Pereira da Silva, J., Steiner, C., Nehls, T., Zech, W., & Glaser, B. (2003). Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant and soil, 249, 343-357.
25. Li, L.-J., Zhu-Barker, X., Ye, R., Doane, T.A. and Horwath, W.R., (2018a). Soil microbial biomass size and soil carbon influence the priming effect from carbon inputs depending on nitrogen availability. Soil Biology and Biochemistry, 119: 41-49.
26. Li, L., Xu, M., Eyakub Ali, M., Zhang, W., Duan, Y., & Li, D. (2018). Factors affecting soil microbial biomass and functional diversity with the application of organic amendments in three contrasting cropland soils during a field experiment. PloS one, 13(9), e0203812.
27. Liu, M., Qiao, N., Xu, X., Fang, H., Wang, H., & Kuzyakov, Y. (2020). C: N stoichiometry of stable and labile organic compounds determine priming patterns. Geoderma, 362, 114122.
28. Liu, X., F Zhou, G Hu, S Shao, H He, W Zhang, X Zhang, & L Li, (2019). Dynamic contribution of microbial residues to soil organic matter accumulation influenced by maize straw mulching. Geoderma, 333: 35-42.
29. Lompo, F., Segda, Z., Gnankambary, Z., & Ouandaogo, N. (2009). Influence des phosphates naturels sur la qualité et la biodégradation d’un compost de pailles de maïs. Tropicultura, 27(2), 105-109.
30. Matech, F., Zaakour, F., Moustarhfer, K., Chemsi, Z., Benazzouz, I., & Saber, N. (2014). Concentrations en éléments traces métalliques dans les sols irrigues par les eaux usees versées dans l'oued merzeg (Casablanca--Maroc). European Scientific Journal, 10(29).
31. Nezomba, H., Mtambanengwe, F., Tittonell, P., & Mapfumo, P. (2017). Practical assessment of soil degradation on smallholder farmers' fields in Zimbabwe: Integrating local knowledge and scientific diagnostic indicators. Catena, 156, 216-227.
32. Novozamsky, I., Houba, V.J.G., Eck & Vark, (1983). A novel digestion technique for multi-element analysis, 14.
33. Pallo, F. J. P., Sawadogo, N., Sawadogo, L., Sedogo, M. P., & Assa, A. (2008). Statut de la matière organique des sols dans la zone sud-soudanienne au Burkina Faso. Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2008 12(3), 291-301
34. Sanou, B. C., & Hien, E. (2022). Constraints of rice production in the sudano-Sahelian zone: the case of the Lofing lowland, South-West Burkina Faso. International Journal of Biological and Chemical Sciences, Vol. 16, No. 6, 2573-2584
35. Schäffer, B., Schulin, R., & Boivin, P. (2008). Changes in shrinkage of restored soil caused by compaction beneath heavy agricultural machinery. European Journal of Soil Science, 59(4), 771-783.
36. Tahirou, S., Zerbo, P., Ouattara, S., & Ado, M. N. (2022). Caractérisation des paramètres physico-chimiques du sol de la zone rizicole de Saga (Niamey) dans la vallée du fleuve Niger. International Journal of Biological and Chemical Sciences, 16(2), 842-854.
37. Traoré, S., Guébré, D., Hien, E., Traoré, M., Lee, N., Lorenz, N., & Dick, R. P. (2022). Nutrient cycling and microbial responses to termite and earthworm activity in soils amended with woody residues in the Sudano-Sahel. European Journal of Soil Biology, 109, 103381.
38. Traoré, S., Ouattara, K., Ilstedt, U., Schmidt, M., Thiombiano, A., Malmer, A., & Nyberg, G. (2015). Effect of land degradation on carbon and nitrogen pools in two soil types of a semi-arid landscape in West Africa. Geoderma, 241, 330-338.
39. Van Reeuwijk, L.P., (2002). Procedures for Soil Analysis. 9, ISRIC-Word Soil Information, Wageningen, Netherlands.
40. Wang, J., (2019). Soil carbon fractions in response to straw mulching in the Loess Plateau of China. Biology and fertility of soils, 54(4): 423-436.
41. Zhang, T.a., Luo, Y., Chen, H.Y.H. and Ruan, H., (2018). Responses of litter decomposition and nutrient release to N addition: A meta-analysis of terrestrial ecosystems. Applied Soil Ecology, 128: 35-42.
42. Zongo, K. F., K Dabiré, SA Kaboré, M Tondé, D Guébré, A Sanon, & E Hien. (2024). Effects of organic compost and trichoderma harzianum spores on soil fertility and agronomic performance of Soybean (Glycine Max (L.) Merr.). International Journal of Environment and Climate Change 14 (9):705-17.
43. Sanou, B. C., & Hien, E. (2022). Constraints of rice production in the sudano-Sahelian zone: the case of the Lofing lowland, South-West Burkina Faso.
Published
2025-07-31
How to Cite
Sanou, B. C., Guébré, D., & Hien, E. (2025). Effets de la diversité des sols et du niveau topographique sur l’activité microbienne et le cycle du carbone en contexte de bas-fonds sud-soudaniens du Burkina Faso. European Scientific Journal, ESJ, 21(21), 153. https://doi.org/10.19044/esj.2025.v21n21p153
Section
ESJ Natural/Life/Medical Sciences