Etude de la qualité des engrais coton sur les sites de stockage et de distribution au Bénin

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Rapport technique de DJENONTIN André Jonas Parfait, Chimelle KOGBETO Estelle Assistant, AZONTONDE Anastase Hessou and MENSAH Guy Apollinaire - 2014

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  • Résumé
  • Une étude déroulée sur les quatre campagnes agricoles de la période allant de 2011 à 2014 a été axée sur la qualité des engrais minéraux stockés dans les magasins sur les sites de distribution au Bénin,dans le cadre de la convention signée entre le Centre de Recherches Agricoles d’Agonkanmey (CRA-Agonkanmey) de l’Institut National des Recherches Agricoles du Bénin (INRAB) et le Projet Multinational d’Appui à la Filière Coton-Textile (PAFICOT)-Bénin dans les quatre pays de l’Initiative Sectorielle sur le Coton. L’objectif principal de l’étude est d’analyser l’influence des conditions de stockage des engrais minéraux dans les magasins des sites de distribution sur leur qualité. En effet, le problème de recherche est la baisse du rendement de coton graine enregistrée chez les cotonculteurs utilisant les engrais minéraux coton importés au Bénin. Tandis que la problématique est la suivante : La baisse du rendement de coton graine chez les cotonculteurs ayant adopté les technologies conseillées par la recherche agricole est-elle due aux conditions de stockage des engrais coton influençant leur qualité ?
    L’étude démarrée en 2011 a permis de parcourir diverses Communes des Départements de l’Alibori et du Borgou au Nord-Est, des Départements de l’Atacora et de la Donga au Nord-Ouest, des Départements des Collines et du Zou au Centre du Bénin qui sont les zones d’intervention du PAFICOT-Bénin.Les magasins de stockage d’engrais minéraux installés dans des sites de distribution dans diverses Communes des Départements de l’Alibori et du Borgou au Nord-Est, des Départements de l’Atacora et de la Donga au Nord-Ouest, des Départements des Collines et du Zou au Centre du Bénin ont été visités. Les observations ci-après ont été faites au cours d’une inspection générale desdits magasins :-i- architecture de construction du magasin (toiture, hélices de ventilation, portes d’entrée, trous d’aération, fenêtres, etc.) ; -ii- conditions de milieu ambiant (aération, luminosité et appréciation de la chaleur à l’intérieur du magasin) ; -iii- infrastructures (mobiliers, existence ou non des palettes d’entreposage des sacs d’engrais minéraux, etc.) ; -iv- contenu, état des emballages et consistance des engrais minéraux ; -v- mode d’entreposage des sacs d’engrais minéraux ; -vi-hauteur d’empilement des sacs d’engrais minéraux ; -vii-présence ou non d’insectes, de reptiles et de mammifères rongeurs à l’intérieur du magasin ; -viii-état du plancher et de la toiture ; -ix-odeur à l’intérieur du magasin.
    Dans des sacs d’engrais minéraux choisis au hasard, 2 kg par type d’engrais ont été prélevés à l’aide d’une sonde et mis dans des sachets plastiques doubles afin d’être expédiés au Laboratoire pour leurs analyses chimiques. Les différents types d’engrais prélevés et analysés ont été les suivants en ce qui concerne : -i- les engrais simples, il s’agit de l’urée (46% N), du superphosphate simple (SPS : 18% P2O5) et du chlorure de potassium (KCl : 60% K2O) ; -ii- les engrais composés, il s’agit du NPKSB (14N-23P2O5-14K2O-5S-1BO3), du NPK (10N-20P2O5-20K2O), du NPK (16N-16P2O5-16K2O) et du nitrophosphate NPK de la firme YARA (24N-6P2O5-12K2O).Les différentes analyses réalisées ont concerné le dosage de l’azote (N), du phosphore (P2O5) et du potassium (K2O). Toutefois, le soufre (S) et le bore (BO3) n’ont pas été dosés. Le seuil de tolérance de 5% des résultats retenu et utilisé par la plupart des laboratoires d’analyse des engrais minéraux, est le seuil tolérable de la norme ISO 17025.
    Les pertes en unités fertilisantes N, P et K dans les engrais urée, NPK et NPKSB stockés ont été calculées à partir des résultats d’analyses de laboratoire. Par conséquent, si l’engrais NPK (a-b-c) ayant subi des pertes en unités fertilisantes N, P et K, alors il sera noté ou écrit comme suit :NPK (a’-b’-c’). Ainsi, si le taux de pertesde l’unité fertilisante azote(N)est n%, celui de l’unité fertilisante phosphore (P2O5) est p% et celui de l’unité fertilisante potassium (K2O) est k%, alors la nouvelle formule de l’engrais NPK devient :NPK [(a – na)-(b – pb)-(c - ck)] = NPK [a(1 – n)-b(1 – p)-c(1 - k)]. Une estimation des pertes financières en production du coton graine et du maïs correspondantes, ainsi que les pertes en rendement du coton et du maïs ont été calculées à partir des valeurs moyennes relatives aux résultats obtenus au cours des campagnes agricoles des années 1969 à 2008 sur une période de 20 ans sur les parcelles d’expérimentation et consignés dans les rapports de campagne du Centre de Recherches Agricoles Coton et Fibres (CRA-CF) de l’INRAB dans le cadre des essais soustractifs ayant utilisé les engrais NPK et urée sur les cultures du coton et du maïs au Bénin. L’azote (N) étant apporté à une culture fumée sous les deux formes urée et NPK, alors la perte de production due à l’azote a été estimée en prenant la moyenne pondérée des pertes en unités fertilisantes d’azote enregistrées dans l’urée et l’engrais NPK. Par contre, concernant le phosphore (P2O5) et le potassium (K2O) les pertes de production due à ces deux éléments sont estimées à partir des pertes en unités fertilisantes du P et du K dans l’engrais NPK.Pour établir les formules mathématiques indispensables au calcul des pertes de production de coton graine ou de maïs à partir des pertes en unités fertilisantes des engrais minéraux stockés nous avons considéré lafumure complète vulgarisée de l’engrais NPKSB (FCV), la culture sans fumure minérale NPKSB (Témoin) etle nombre d’années d’essais soustractif (20 ans). Ainsi, les pertes de production (Qn, Qp ou Qk) d’un kg de pertes d’unités fertilisantes de l’azote (N) ou du phosphore (P2O5) ou du potassium (K2O) ont été calculées ou estimées à l’aide des formules mathématiques suivantes :
    Qn=Perte de production de 1 kg de N=∑_(n=1)^20▒([Prod (FCV-K)-Témoin]+Prod[(FCV-P)-Témoin])/(2n X Unités fertilisantes de N dans NPK appliqué)
    Qp=Perte de production de 1 kg de P=∑_(n=1)^20▒([Prod (FCV-K)-Témoin]+Prod[(FCV-N)-Témoin])/(2n X Unités fertilisantes de P dans NPK appliqué)
    Qk=Perte de production de 1 kg de K=∑_(n=1)^20▒([Prod (FCV-P)-Témoin]+Prod[(FCV-N)-Témoin])/(2n X Unités fertilisantes de K dans NPK appliqué)
    La perte de production a été estimée en multipliant la perte due à 1kg d’unités fertilisantes par la quantité d’unités fertilisantes perdue. Tandis que la perte monétaire a été estimée en prenant le prix de cession en 2013 d’un kg de coton qui est de 259 FCFAet de celui du maïs qui est de 164 FCFA.
    Les résultats obtenus ont montré que sur les 84 magasins visités de 2011 à 2014, 14% contenaient en plus des sacs d’engrais, des cartons d’insecticides et d’herbicides dégageant une odeur suffocante. Dans 61% des magasins, les engrais ont été disposés à même le sol et 46% des magasins ne disposaient pas de palettes pour l’entreposage des sacs d’engrais. Seulement 21% des magasins avaient des palettes pour l’entreposage des sacs d’engrais. Du point de vue de l’aération, 43% des magasins étaient bien aérés et la moitié peu aérée. Cependant, 7% des magasins n’étaient pas aérés et leur toiture coulait. La prise en masse des engrais a été constaté dans 21,4% des magasins où étaient stockés leurs sacs et concernait notamment l’urée qui parfois devenait liquide parce que mal stockée. Ainsi, 96% des magasins de stockage des engrais coton installés dans diverses localités des zones cotonnières du Bénin n’étaient pas conformes aux normes de qualité. Seuls les magasins installés dans les communes de N’Dali, de Nikki, de Kouandé, de Gogounou, de Sinendé et de Tchaourou respectent les normes de construction d’un magasin de stockage d’engrais. Les insuffisances relevées et les éléments mis en cause dans la plupart de ces magasins de stockage des engrais coton se résument comme suit : -i- toiture perforée et laissant couler l’eau de pluie ; -ii- sol sujet à l’hydromorphie ; -iii- éclairage interne faible ; -iv- ventilation insuffisante ; -v- magasin peu aéré avec une température élevée ; -vi-inexistence ou insuffisance d’ouvertures grillagées favorisant une porte d’entrée aux mammifères rongeurs (rats, souris, etc.) et autres bestioles, etc. ; -vii- non-respect de la hauteur d’empilement des sacs d’engrais ; -vii-non-respect de l’espacement à observer entre les empilements des sacs d’engrais qui sont presqu’accolés les uns aux autres ; -viii-non-respect de la largeur des allées à observer entre les empilements des sacs d’engrais ; -ix-non-respect tant de la largeur des allées que de l’espacement à observer entre les empilements des sacs et le mur du magasin ; -x-entreposage des sacs d’engrais à même le sol ; -xi-absence de stocks résiduels de sacs d’engrais de plus de deux ans ; -xii-stockage de produits phytosanitaires ensemble avec les sacs d’engrais minéraux dans le même magasin.
    Les résultats des analyses de laboratoire des engrais minéraux prélevés dans des sacs stockés dans divers magasins installés dans les zones cotonnières du Bénin ont montré l’existence des pertes en unités fertilisantes avec des écarts horsnormes. Une dégradation chimique des engrais minéraux est survenue au cours du stockage et se traduit par des pertes de l’unité fertilisante azote de l’ordre de 16 à 65,4% dans les engrais NPKSB et urée. De même, la dégradation chimique de l’engrais NPKSB survenue au cours du stockage, a occasionné des pertes de 7 à 30% de l’unité fertilisante K2O et de 5 à 18,2% de l’unité fertilisante P2O5. D’ailleurs, l’engraisnitrophosphate NPK (24-6-12) de la firme YARA au bout de 13 ans de stockage a connu une perte de73,08 ± 0,72%de l’unité fertilisanteazote, de22,08 ± 7,07%de l’unité fertilisante P2O5 et 18,81 ± 4,96% de l’unité fertilisante K2O. L’engrais NPK (16-16-16) destiné à la fertilisation de la culture du maïs a perdu 30 à 65% de l’unité fertilisante azote après deux ans de stockage dans des conditions peu recommandées dans les magasins installés dans les Communes de Parakou, de Matéri, de Djidja et de Savè. L’importance des pertes en unités fertilisantes varie suivant la durée de stockage et le type d’engrais. Plus la durée de stockage des engrais minéraux est longue plus les pertes en unités fertilisantes sont élevées. Néanmoins, des pertes de l’ordre de 10 à 48% de l’unité fertilisante azote ont été notées au bout d’un an de stockage des sacs d’engrais minéraux dans des magasins hors normes. Ainsi, l’unité fertilisante azote est la plus sensible à l’altération lors de la durée de stockage.Les analyses au laboratoire pour la détermination de la teneur en unité fertilisante azote faites dans 81 échantillons prélevés dans divers sacs d’urée et d’engrais minéraux composés NPK stockés dans différents magasins ou entrepôts, ont montré que32,1% des échantillons doivent être classés dans la grille des pertes élevées non tolérables (pertes > 5%) donc déclarés hors normes. Sur 50 échantillons prélevés dans divers sacs de superphosphate triple (TSP) et d’engrais minéraux composés NPK stockés dans différents magasins ou entrepôts, afin de faire des analyses au laboratoire pour la détermination de la teneur en unité fertilisantephosphore (P2O5), 48%des échantillonsont été déclarés hors normes.Enfin, sur 52 échantillons prélevés dans divers sacs de chlorure de potassium (KCl) et d’engrais minéraux composés NPK stockés dans différents magasins ou entrepôts, afin de faire des analyses au laboratoire pour la détermination de la teneur en unité fertilisantepotassium (K2O), 63,5% des échantillons ont été déclarés hors normes.Tous les engrais minéraux étant stockés pendant au moins un an dans les magasins sur les sites de distribution,ceci a permis d’établir les équations suivantesde la relation existante entre le taux de perte de l’unité fertilisante u etla durée de stockage ddes engrais minéraux respectivementpourl’azote (N), le phosphore (P2O5) et le potassium (K2O) :
    N = f(d) = -1,966d2 + 32,84d + 20,442 avec R2 = 0,7355, illustrant la relation existant entre les pertes en teneur d’azote (N) et la durée (d) de stockage de l’engrais. La courbe représentative de la fonction N explique que le taux de perte d’azote (N), un élément de NPK croît jusqu’à la 9ème année de stockage avant de commencer à baisser quand l’essentiel de l’azote est dégradé.
    P = g(d) = 0,3275d2 - 3,7118d + 13,819 avec R² = 0,1419, illustrant la relation existant entre les pertes en teneur du phosphore (P2O5) et la durée de stockage (d) de l’engrais. La courbe représentative de la fonction P explique que le taux de perte de l’unité fertilisantephosphore (P2O5), un élément de NPK baisse jusqu’à 5 ou 6 ans avant de croître assez rapidement. Ceci montre la stabilité de cet élément dans l’engrais composé NPK. L’ascendance de la courbe à partir de 5 à 6 ans souligne que la perte en pouvoir fertilisant du phosphore démarre réellement à partir de la 5ème ou 6ème année de stockage de l’engrais NPK.
    K = h(d) = -0,31d2 + 4,1962d + 11,753 avec R² = 0,0308, illustrant la relation existant entre les pertes en teneur du potassium (K2O) et la durée de stockage (d). La courbe représentative de la fonction K explique que le taux de perte en potassium, qui est un élément de NPK croît avec la durée de stockage de l’engrais. Ce taux de perte en potassium baisse par la suite, le maximum de l’élément étant dégradé.
    De fortes liaisons à coefficient de corrélation élevé sont trouvées entre la quantité de chaque élément fertilisant et la production en coton ou en maïs induite par leurs apports. Ces liaisons qui s’expriment à travers trois fonctions affines, deux fonctions polynômes du second degré et une fonction exponentielle se présentent comme suit :
    M = K(C) = 10,16C - 18,80 avec R² = 0,932 qui montre la relation entre les pertes en azote (N) et celles en production de maïs est une fonction affine à coefficient de corrélation (0,932) assez élevé.
    N = D(J)= 1,206D2 - 6,876D + 7,870 avec R² = 0,961 qui illustre la relation entre les pertes en phosphore (P2O5) et celles en production de maïs est une fonction polynôme du second degré à coefficient de corrélation (0,961) plus élevé que celui de la précédente relation.
    P = E(R)= 5,206E2 - 5,765 avec R² = 0,939 illustrant la relation entre les pertes en potassium (K2O) et les pertes de production en maïs est une fonction affine à coefficient de corrélation (0,939) assez élevé.
    Q = I(K)= 0,873e0,0891k avec R² = 0,947 illustrant la relation entre les pertes en azote (N) et les pertes de production en coton est une fonction exponentielle à coefficient de corrélation (0,947)élevé.
    L = T (S) = 0,046S2 - 0,943S + 3,274 avec R² = 0,990 illustrant la relation entre les pertes en phosphore (P2O5) et celles en production de coton est une fonction polynôme du second degré à coefficient de corrélation (0,990) le plus élevé.
    F = U(V)= 1,057U - 7,729 avec R² = 0,947 qui montre la relationentre les pertes en potassium (K2O) et les pertes de production en coton est une fonction affine à coefficient de corrélation égale à celui de la fonction exponentielle.
    Au fil des années, les conditions de stockage des sacs d’engrais minéraux (urée, NPK et NPKSB) dans les magasins d’entreposage sur les sites de distribution, affectent surtout les teneurs en unités fertilisantes azote, phosphore et potassium, et occasionnent des taux depertes de l’ordre de 16 à 65,4% de l’unité fertilisante N, de 7 à 30% de l’unité fertilisante K2O et de 5 à 18,2% de l’unité fertilisante P2O5. La formule complète d’un engrais de bonne qualité comporte les unités fertilisantes en bonne teneur.Les pertesréduisentles taux des unités fertilisantes et par conséquent modifient les formulent de base de ces engrais minéraux.De nouvelles formulations des engrais sont alors faites à partir des pertes enregistrées et mettent en évidence la différence entre la formule d’origine des engraiset celle qu’ils présentent après avoir perdu des unités fertilisantes.La nouvelle formule d’un engrais minéral ayant subi des pertes de ses teneurs en unitésfertilisantes mettent en évidence la différence existanteavecsa formule d’origine. En effet, l’engrais nitrophosphate NPK (24-6-12) de la firme YARA en stockdepuis 13 ans avait pour formule d’origine NPK (24-6-12) tandis que sa nouvelle formule au bout de 13 ans de stockage devientNPK (6,5-4,2-9,4). Ceci montre l’importante altération (17,5% sur 24% de l’unité fertilisante N, 1,8% sur 6% de l’unité fertilisante P et2,6% sur 12% de l’unité fertilisante K) subie au cours de ces 13 ans de stockage de l’engrais nitrophosphate NPK (24-6-12) de la firme YARA. Pourtant, des engrais minéraux qui n’ont été stockés que pendant un an seulement ont tout de même vu leur formule modifiée car ayant subi aussi d’importantes pertes en unités fertilisantes. De telles pertes sont dues à l’état du magasin et aux conditions de stockage des sacs d’engrais minéraux. C’est le cas de l’engrais minéral maïs NPK (10-20-20) stocké pendant un an seulement dans le magasin de Tanguiéta où l’aération est faible et le rangement des sacs défectueux. En effet, la nouvelle formulesuite à son altération au bout d’un an est devenueNPK (5,2-16,7-13,3). Ceci montre l’altération et pas des moindres (4,8% sur 10% de l’unité fertilisante N, 3,3% sur 20% de l’unité fertilisante P2O5 et 6,7% sur 20% de l’unité fertilisante K2O) subie au bout d’une seule année de stockage par cet engrais composé NPK.Certes, dans les magasins où les normes de construction et de stockage sont respectées tous les engrais minéraux conservent pratiquement leur formule d’origine car les pertes des teneurs en unités fertilisantes sont inférieures au seuil tolérable de 5% recommandée par la norme ISO 17025.En somme, les pertes en unités fertilisantes entraînentcomme conséquence directe des pertes de production du coton graine et du maïs grain.Les pertes tant en unités fertilisantes qu’en production de coton graine ont été traduites par –i- une fonction exponentielle de type y = 0,837e0,089x, avec R2 = 0,947, -ii- une fonction affine de type y = 1,057x – 7,779, avec R2 = 0,947et –iii- une fonction polynôme du 2nd degré y = 0,046x2 - 0,943x + 3,274, avec R2 = 0,99 qui sont des fonctions de perte de production en fonction de l’unité fertilisante. Par contre les pertes tant en unités fertilisantes qu’en production de maïs grain ont été traduites par –i- les deux fonctions affines y = 5,206x - 5,765, avec R² = 0,939 et y = 10,16x - 18,80 avec R² = 0,932, puis –ii-une fonction polynôme du second degré y = 1,206x2 - 6,876x + 7,870 avec R² = 0,961 qui sont des fonctions de perte de production en fonction de l’unité fertilisante.
    L’estimation financière des pertes en unités fertilisantes et en production de coton graine a montré que 34,165 milliards de francs CFA constituent les pertes financières dues à cette pratique de stockage des engrais minéraux dans les magasins hors normes au Bénin. Le bassin cotonnier des départements de l’Alibori et du Borgou ayant enregistré à lui seul 68,3% des pertes financières contre 31,6% pour le bassin cotonnier des départements du Zou et des Collines et 0,1% pour le bassin cotonnier du département de la Donga, montre que l’urgence de corriger les conditions de stockage des engrais minéraux dans les différents magasins nécessite des actions promptes pour sauver l’or blanc au Bénin. Par contre l’estimation financière des pertes en unités fertilisantes et en production d’une tonne demaïs grain sur la base de 164 F CFA/kg a montré que16.181,88F CFAconstituent les pertes financières moyennes dues à cette pratique de stockage des engrais minéraux dans les magasins hors normes au Bénin.
    Mots clés: PAFICOT-Bénin, engrais, magasin, stockage, qualité, pertesfinancières, nutriments.

  • Résumé en anglais
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