American Journal of Innovative Research and Applied Sciences. ISSN 2429-5396 I www.american-jiras.com
ORIGINAL ARTICLE
L’ANACARDIER (Anacardium Occidentale L.) DANS LES SYSTÈMES DE PRODUCTION AGRICOLE: MISE EN ÉVIDENCE DE SON POUVOIR INHIBITEUR SUR LA GERMINATION ET LA CROISSANCE DU SOJA, DU MAÏS ET DU SORGHO
CASHEW (Anacardium Occidentale L.) IN AGRICULTURAL PRODUCTION SYSTEMS: EVIDENCE OF ITS INHIBITORY POWER ON GERMINATION AND GROWTH OF SOYBEAN, CORN AND SORGHUM
| Seydou, Ndiaye 1* | Pape Ibrahima, Djighaly 1 | Maurice, Dasylva 2 | Fatou, Dieng 1 | Benjamin, Mané 1 | Souleymane, Ba 1 | Khadija Tedy, Ndiaye 1 | et | Fodé Amata, Dramé 3 |
1. Université Assane Seck de Ziguinchor | Département d’Agroforesterie | Laboratoire d’Agroforesterie et d’Ecologie | Ziguinchor | Sénégal |
2. Université Amadou Mahtar Mbow | École Supérieure des Sciences Agricoles et de l’Alimentation | Unité ou laboratoire | Dakar | Sénégal |
3. Université Assane Seck de Ziguinchor | Département de Géographie | Laboratoire de Géomatique et Environnement | Ziguinchor | Sénégal
| Received February 26, 2022 | | Accepted February 08, 2022 | | Published March 12, 2023 | | ID Article | Seydou–Ref3-16ajiras050323|
RESUME
Introduction: La production anacardière au Sénégal se caractérise de plus en plus par l’association des cultures annuelles dans les plantations pour la diversification des sources de revenus. Objectif: Cette étude vise à tester le potentiel inhibiteur de l’anacardier sur le soja, le maïs et le sorgho. Méthode: Des tests de germination ont été réalisés dans des boites de pétri arrosés avec des extraits aqueux filtrés issues de feuilles, racines et pulpes d’anacardier dans un dispositif complétement aléatoire à deux facteurs et quatre répétitions. Le facteur « Doses » comporte cinq modalités (0%, 1%, 2,5%, 5%, 10%) et celui « Types d’extraits » comporte quatre modalités (Feuille, Racine, Pulpe et Cocktail). Résultats: La caractérisation des extraits aqueux montre un pH très acide variant de 4,2 à 5. La conductivité électrique varie de 80 S/cm pour 1% et 2280 S/cm à 10%. L’analyse des interactions montre une interaction positive pour les extraits aqueux de la pulpe et du cocktail (p = 0,0001) à la dose de 10%. Le taux d’inhibition varie de 100% à moins de 10% suivant la concentration et le type de culture. Le test de comparaison des moyennes du taux d’inhibition de la germination avec les différents traitements montre une différence significative entre le témoin et la concentration 10% de la pulpe (p 0,05). Par contre, tous les extraits aqueux ont un effet inhibiteur sur la croissance radiculaire et foliaire. Conclusion. Cette étude a donc montré que l’anacardier présente un potentiel inhibiteur qui agit différemment sur les cultures.
Mots clés: Inhibition, Anacardier, Agrosystème, Agriculture.
ABSTRACT
Introduction: Cashew production in Senegal is increasingly characterized by the association of annual crops in plantations for the diversification of income sources. Objective: This study aims to test the inhibitory potential of cashew on soybean, maize and sorghum.
Method. Germination tests were carried out in petri dishes sprayed with filtered aqueous extracts from cashew leaves, roots and pulp in a completely randomized two-factor, four-repeat design. The 'Doses' factor has five modalities (0%, 1%, 2.5%, 5%, and 10%) and the 'Types of extracts' factor has four modalities (Leaf, Root, Pulp and Cocktail). Results: The characterization of the aqueous extracts shows a very acidic pH ranging from 4.2 to five. The electrical conductivity varies from 80 S/cm for 1% and 2280 S/cm for 10%. The interaction analysis shows a positive interaction for the aqueous extracts of the pulp and the cocktail (p = 0.0001) at the 10% dose. The inhibition rate varied from 100% to less than 10% depending on the concentration and the type of culture. The comparison test of the means of the germination inhibition rate with the different treatments shows a significant difference between the control and the 10% pulp concentration (p 0.05). On the other hand, all aqueous extracts have an inhibitory effect on root and leaf growth. Conclusion: This study therefore showed that cashew has an inhibitory potential that acts differently on crops.
Keywords: Inhibition, Cashew, Agrosystem, Agriculture.
1. INTRODUCTION
L’anacardier (Anacardium occidentale L.) est cultivé dans la quasi-totalité des zones tropicales plus précisément en Afrique, aux Antilles, au Brésil et en Asie. Il a été longtemps cultivé par les peuples indigènes avant sa découverte par les portugais qui l’ont introduit plus tard dans les colonies portugaises d’Afrique [1,2]. Au Sénégal, Anacardium occidentale L. est introduite en 1914 pour le reboisement des zones dégradées [3]. Elle a joué trois fonctions principales au cours de son développement à savoir : i) une fonction de gestion environnementale axée sur la protection et la conservation des ressources naturelles, ii) une fonction économique de création de richesses et d’emplois et iii) une fonction médicinale liée aux traitements de coliques, diarrhées, infections de la peau, bronchites, diabète, etc. [4]. Toutefois, les zones de production d’anacarde au Sénégal se caractérisent, de plus en plus, par la combinaison d’espèces culturales annuelles dans les plantations d’anacardiers pour la diversification des sources de revenus [5]. Cependant, les dimensions écologiques de l’agroforesterie basée sur cette plante ne sont pas encore étudiées dans leur intégralité notamment sur le plan des interactions entre l’anacardier et les cultures annuelles. En d’autres part, l’allélopathie de l’anacardier a été signalée par plusieurs producteurs d’anacarde au Sénégal sans qu’aucune étude scientifique ne l’ait prouvée [6].
L’allélopathie est une interaction interspécifique à travers la sécrétion de composés biochimiques [7,8] libérés dans l’environnement [9] qui se traduit par un pouvoir inhibiteur sur la germination ou la croissance de l’autre espèce [10, 11]. La mise en évidence des effets allélopathiques directs et la pertinence écologique d’une espèce est difficile à prouver [12, 13]. En effet, les substances allélochimiques sont libérées dans l'environnement par l'exsudation racinaire [14], la lixiviation de la surface des organes aériens [15], la volatilisation [16] et/ou la décomposition des matières végétales [17]. L’exposition des plantes sensibles aux substances allélochimiques peut affecter leur germination, leur croissance et leur développement [18]. En général des allélochimiques sont des molécules phytotoxiques, qui exercent leurs effets à des quantités faibles, mais constantes ou des concentrations croissantes sur de longues périodes [19]. Dès lors, la germination des graines est alors inhibée ou la croissance et le développement des plantes sont retardés. C’est pourquoi des variations morphologiques sont observées le plus souvent aux premiers stades de développement : des effets sur l'allongement de la tigelle et de la radicule [14]. Ces variations peuvent être observées aux stades post-levés sur le développement des pousses et des racines [20]. La problématique ainsi posée justifie cette étude qui a pour objectif de tester le pouvoir inhibiteur de l’anacardier sur la germination et la croissance de certaines grandes cultures telles que le soja, le maïs et le sorgho.
2. MATERIELS ET METHODES 2. MATERIELS ET METHODES
2.1 Matériel végétal2.1 Matériel végétalLes cultures testées sont le maïs (Variété : Early thaï), le soja (variété : TGm 5) et le sorgho (variété : CE180-33). Ces cultures sont utilisées dans les systèmes de production agricole au Sénégal.
2.2 Les extraits aqueux2.2 Les extraits aqueuxIls sont composés d'extraits de feuilles, de racines et de pommes séchées. Les échantillons ont été séchés pendant 3 mois pour ce qui concerne les feuilles et racines. Les pommes (sans extraction du jus) quant à elles ont été séchées pendant 4 mois. Ils ont tous été soumis à une température comprise entre 25 et 30°C.Les feuilles, les racines et les pommes ont été découpées en petites morceaux pour faciliter le broyage. Ensuite elles ont été broyées à l’aide d’un broyage manuel puis tamisées avec un tamis de 1-3 mm pour les feuilles et racine. La taille du broyat de la pomme séchée (sans extraction du jus) varie de 3 à 5 mm (Figure 1).Figure 1 : Matériel végétal utilisé (A) = feuilles d’anacardier broyées, (B) = racines d’anacardier broyées et (C) = pommes d’anacardier séchées.
2.3 Préparation des extraits aqueux2.3 Préparation des extraits aqueux
Les extraits sont préparés à la température ambiante du laboratoire (≈30°C). Les différentes concentrations considérées sont 1 %, 2,5 %, 5 % et 10%. Pour chaque poids pesé (1g, 2,5g, 5g et 10g) a été ajouté à une quantité de 100 ml d’eau distillée dans un bécher en verre pyrex. On considère 1g d’eau = 1ml d’eau. Les extraits sont agités à l’aide d’un barreau magnétique cylindrique. Le bécher a été fermé hermétiquement pour éviter l’évaporation. La durée de l’agitation est de 2 heures et la vitesse d’agitation est de 120 tours /min. Après agitation, le mélange a été décanté pendant 16 heures. Les mélanges ont été filtrés à travers des couches de coton déposées dans un entonnoir en verre pyrex. C’est le surnageant seulement qui est versé dans une fiole Erlenmeyer (1000 ml). Après cette filtration avec le coton, une solution limpide a été obtenue (composition homogène et sans particule en suspension).
2.4. Les tests de germination en milieu semi contrôlé2.4. Les tests de germination en milieu semi contrôléLes tests de germination ont été réalisés dans des boites de Pétri dans un dispositif complétement aléatoire à deux facteurs et quatre répétitions. Le premier facteur (Doses) comporte cinq modalités (0%, 1%, 2,5%, 5%, 10%) et le deuxième facteur (Types d’extraits) comporte quatre modalités (Feuille, Racine, Pulpe et Cocktail). Des couches de coton ont été déposées sous chaque boite de pétri. Une numérotation codée est mise sur la couverture de chaque boite suivant le dispositif expérimental établi (Figure 2). A l’aide d’une pipette graduée, 5 ml de l’extrait aqueux de solution a été introduite dans chaque boite de Pétri. Chaque boite de pétri contient 10 graines. A la fin des opérations, les boites sont automatiquement fermées. Au total, 20 traitements ont été réalisés avec 4 répétitions pour chaque essai. L’essai a été arrêté après une semaine quand toutes les graines témoins ont germé. Ceci a permis d’évaluer le taux de germination, la longueur foliaire et radiculaire des différentes cultures.
Figure 2 : Dispositif complétement aléatoire. Figure 2 : Dispositif complétement aléatoire.
2.5 Traitement des données2.5 Traitement des données
Les données ont été traitées à l’aide du logiciel R.3.4.2. Le test de Fisher a été réalisé pour analyser les interactions entre les modalités avec un intervalle de confiance à 95 % et le test de Student Newman Keuls au seuil α = 0,05 a permis de comparer les moyennes et de monter les différences entre les facteurs étudiés.
3. RESULTS 3. RESULTS
3.1 Caractéristiques chimiques des extraits aqueux3.1 Caractéristiques chimiques des extraits aqueux
L’analyse des caractéristiques chimiques montre une différence significative de leurs concentrations suivant les différents extraits aqueux (p 0,0001). Ainsi, les extraits aqueux des différentes concentrations sont caractérisés par un pH très acide variant de 4,2 à 5. La conductivité électrique est marquée par une teneur de 80 S/cm pour la concentration 1 % à 2280 S/cm pour les concentrations de 10 %. Les matières dissoutes totales (MDT) correspondent aux sels inorganiques et les faibles quantités de matières organiques qui sont dissoutes dans l’eau. Leurs principaux constituants sont habituellement les cations calcium, magnésium, sodium et potassium et les anions carbonate, bicarbonate, chlorure et sulfate. Ainsi plus les concentrations augmentent, plus les MDT augmentent (Tableau 1).
Tableau 1 : Analyse de la variance des caractéristiques chimiques (Doses x Types d’extrait) des paramètres chimiques ;
pHConductivité électrique (S/cm)Matières Dissoutes Totales (mg/L)
Extraits aqueux Pulpe
1%4,2 a310 d150 d
2,5%4,6 b720 c350 c
5%4,6 b1370 b680 b
10%4,6 b2280 a1140 a
ProbabilitésPr(>F) = 3.16e-13 ***Pr(>F) = 2e-16 ***Pr(>F) = 2e-16 ***
Extraits aqueux Feuille
1%4,7 a150 d130 c
2,5%4,6 b280 c 270 d
5%4,7 a580 b290 b
10%4,7 a1010 a500 a
ProbabilitésPr(>F) = 3.93e-14 ***Pr(>F) = 2e-16 ***Pr(>F) = 2e-16 ***
Extraits aqueux Racine
1%4,9 a80 d80 d
2,5%4,8 b450 c220 c
5%4,7 c750 b370 b
10%4,7 c1440 a710 a
ProbabilitésPr(>F) = 2e-16 ***Pr(>F) = 2e-16 ***Pr(>F) = 2e-16 ***
Extraits aqueux Cocktail
1%4,8 b150 d70 d
2,5%4,8 b310 c150 c
5%4,7 c550 b270 b
10%5 a870 a500 a
ProbabilitésPr(>F) = 2e-16 ***Pr(>F) = 2e-16 ***Pr(>F) = 2e-16 ***
3.2 Effet des extraits aqueux sur la germination
L’analyse des interactions entre les facteurs (Doses x Types d’extrait) montre une corrélation positive entre les extraits aqueux de la pulpe et du cocktail (p = 0,0001) à la dose de 10%. Par contre aucune interaction significative n’a été notée pour extrait aqueux de la feuille (p = 0,2287) et celui de la racine (p = 0,9568). Ainsi, le test de comparaison des moyennes du taux d’inhibition de la germination avec traitements (pulpe et cocktail) montre une différence significative entre le témoin et la concentration 10% de la pulpe sur le maïs, le soja et le sorgho (p 0,05). Toutefois, les extraits aqueux du cocktail n’ont pas montré de différence significative sur le maïs. Par contre, une différence significative a été notée à 10% concentration (p 0,05) sur le soja et le sorgho (Tableau 2).
Tableau 2 : Taux centésimal de germination des différentes cultures aux facteurs (doses extrait × types extrait) au test SNK à P<0,05
Les lettres minuscules représentent pour chaque culture les différences entre les doses et les types extraits à P<0,05.
3.3 Effet des extraits aqueux sur la longueur radiculaire des graines3.3 Effet des extraits aqueux sur la longueur radiculaire des graines
L’analyse de l’effet des extraits aqueux sur la longueur radiculaire montre une interaction positive entre les traitements et les cultures (p = 0,0001). Ainsi, plus la concentration des extraits aqueux est élevée, plus le développement des radicules est faible. Toutefois, à partir de 10%, aucun développement radiculaire n’a été observé sur les cultures. Par contre, pour le cocktail, la dose de 10% n’a pas empêché le développement des radicules (Tableau 3).
Tableau 3 : Test Student Newman Keuls à deux facteurs (doses extrait × types extrait) de la longueur radiculaire (mm) à P<0,05.
MaïsSojaSorgho
Extraits aqueux Pulpe
0%1%2,5%5%10%60,90 ±9,3ab21,75 ±15,8cd21,75 ±15,8cd
18,35 ±6,1f21,5 ±8,2cd21,50 ±8,2cd
13,70 ±4,7f8,55 ±4,8gh8,55 ±4,8gh
11,70 ±6,2f00
000
Extraits aqueux Feuille
0%1%2,5%5%10%67,85 ±21,1ab29,65 ±10,7ab29,65 ±10,7ab
37,80 ±18,3cd18,90 ±5,3cde18,90 ±5,3cde
44,20 ±12,4c22,65 ±5,4bcd22,65 ±5,4bcd
30,45 ±9,3de16,55 ±4,3def16,55 ±4,3def
000
Extraits aqueux Racine
0%1%2,5%5%10%66,65 ±12,0ab24,55 ±9,7abc24,55 ±9,7abc
57,40 ±10,2b24,9 ±12,6abc24,90 ±12,6abc
30,35 ±8,7de25,05 ±8,8abc25,05 ±8,8abc
30,80 ±8,6de11,95 ±4,3fg11,95 ±4,3fg
000
Extraits aqueux Cocktail
0%1%2,5%5%10%71,75 ±9,8ab30,25 ±11,5a30,25 ±11,5a
59,40 ±16,4b24 ±9,5abc24,00 ±9,5abc
22,9 ±6,0ef18,15 ±7,5cdef18,15 ±7,5cdef
18,20 ±7,5f12,70 ±3,5efg12,70 ±3,5efg
14,67 ±9,2f5,35 ±4,4h5,35 ±4,4h
Probabilités
Doses : Types d’extrait : Doses*Types d’extrait :Pr <2e-16 ***Pr = 1.49e-11 ***Pr = 2.16e-10 ***Pr < 2e-16 ***Pr = 1.17e-08 ***Pr = 6.32e-07 ***Pr <2e-16 ***Pr = 0.000251 ***Pr <2e-16 ***
Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 ;
Les lettres minuscules représentent pour chaque culture les différences entre les doses et les types extraits à P<0,05.
3.4 Effet des extraits aqueux sur la longueur foliaire des cultures3.4 Effet des extraits aqueux sur la longueur foliaire des cultures
L’analyse de l’effet des différents traitements (Doses et types d’extraits) sur le développement de la longueur foliaire montre une interaction significative. La comparaison des moyennes de la longueur foliaire montre différence significative à partir des concentrations de 2,5 %, 5% et 10%. Toutefois, à partir de 10%, aucun développement radiculaire n’a été observé sur les cultures. Par contre, pour le cocktail, la dose de 10% n’a pas empêché le développement foliaire (Tableau 4).
Tableau 4 : Test Student et Newman Keuls à deux facteurs (doses extrait × types extrait) de la longueur foliaire (mm) à P<0,05.
Les lettres minuscules représentent pour chaque culture les différences entre les doses et les types extraits à P<0,05.
4. DISCUSSION
Les résultats ont montré que les semences du maïs, du soja et du sorgho peuvent germer sous l’influence de l’effet des substances allélopathiques de l’anacardier. Cependant, il a été noté une diminution du taux de germination qui est proportionnelle à la dose des différentes concentrations des extraits aqueux (feuille, pulpe, racine et cocktail). Ces substances varient qualitativement et quantitativement dans les différentes parties de la plante (fleurs, feuilles, épines, racines, tiges) et en fonction des saisons. Elles peuvent persister dans le sol et ainsi affecter plusieurs successions de végétation et les plantes voisines. La majorité de ces composés ont un effet inhibiteur sur la germination des graines et sur la croissance des germes ; et, leurs effets peuvent être synergiques ou additifs [21,22]. Ceci s’explique par le fait que ces substances peuvent retarder ou empêcher la germination des graines. Selon Kruse et al., (2000) [20], lorsque des plantes sensibles sont exposées aux allélochimiques, la germination des graines est retardée. Pour certains types de semences (graines), la germination peut s’arrêter au stade gonflement ou à l’apparition des radicules [18].
Dans le cadre de cette étude, il a été observé que ces trois cultures annuelles n’ont pas la même sensibilité face aux substances allélochimiques. Ainsi, pour chaque culture, l’inhibition augmente lorsque la concentration de l’extrait augmente. Ces mêmes conclusions ont été affirmées par Arslan et al., (2005) [23], Nandal et Dhillon (2005) [24] qui ont montré que l’inhibition augmente avec l’augmentation de la concentration des extraits. D’une part, les composés produits par les végétaux et impliqués dans les phénomènes d’allélopathie peuvent être des inhibiteurs d’enzymes ou d’hormones végétales, à action tissulaire ou encore phytotoxique [25]. Selon Friedman (1995) [26] lorsque la quantité critique des composés allélochimiques atteint la plantes, l'effet allélopathique des différents organes des plantes peut être diffèrent selon les espèces végétales. D’autre part, la conductivité électrique qui dépasse 500 micro siemens pour les concentrations de 10% montre que le niveau de salinité a atteint le seuil de nuisibilité aux cultures. Celui-ci est, selon Durand (1983) [27] et Grûnberge (2025) [28], supérieur à 500 μS/cm. En ce moment, certaines fonctions physiologiques des organes des végétaux sont inhibées voir bloquées.
Ainsi pour l’anacardier, une concentration 10% de tous les extraits aqueux inhibe totalement la germination des semences du soja, du maïs et du sorgho. Il faut noter que c’est l’extrait aqueux de la pulpe de l’anacardier qui affecte plus l’inhibition des semences. Ces substances allolochimiques identifiées sur la pomme (jus) de l’anacardier par Marc (2014) [29] et Soro (2012) [30] contiennent des teneurs élevées en acide ascorbique et en composés phénoliques (flavonoïdes, anthocyanes...) [31] qui peuvent affecter la germination ou le développement des radicules. En effet, Michodjehoun-Mestres et al., (2009) [32] ont montré que 98% de ces polyphénols sont sous formes condensées (tanins).
L’effet des extraits aqueux aux différentes concentrations s’est plus manifesté sur le développement foliaire et radiculaire des cultures testées avec la dose de 10%. L’expérience sur l’inhibition du laurier rose a montré que même si le développement des plantules n’est pas affecté, Khanh et al., (2005) [33] affirment que cela peut affecter la longueur des racines et des parties aériennes. La sensibilité du soja et le maïs aux substances allélochimiques a été montrée par Yang (1987) [34] sur leur croissance. Contrairement, Mubarik et al., (2015) [35] qui ont trouvé qu’une concentration de 12% de l’extrait aqueux d’Ammi visnaga n’a qu’un très faible effet inhibiteur (15%) sur la germination des graines du maïs (Zea mays L.).
5. CONCLUSION
Cette étude a permis de montrer que seule la pomme de l’anacardier a le pouvoir inhibiteur de l’anacardier sur la germination du soja, du maïs et du sorgho à la dose de 10%. Par contre, tous les extraits aqueux ont un effet inhibiteur sur la croissance radiculaire et foliaire à partir de la dose 10%. A cet effet, le cocktail affecte faiblement cette inhibition même à 10% de concentration. Elle a donc montré que l’anacardier présente un potentiel inhibiteur qui pourrait empêcher la croissance du soja, du maïs et du sorgho. En perspective, il est recommandé de dupliquer cette expérience en milieux réel afin de mieux informer les acteurs et de déterminer des composés inhibiteurs tels que les tannins, les polyphénols, …
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