Association céréaliculture élevage en Algérie: choix de variétés comptabilisant un bon rendement en grains et une paille de bonne valeur alimentaire

R Chabaca, A Larwence* et A Hamadache**

Institut National Agronomique, Département de Zootechnie,16200 El Harrach, Alger
* SUPAGRO-INRA, BP 5098, 34033 Montpellier Cedex, France
** Institut Technique des Grandes Cultures, Oued-Smar, 16200 El-Harrach, Alger
bea_dram@yahoo.fr

Résumé

L’élevage de ruminants par son impact sur la consommation de terre et l’émission de gaz à effet de serre contribuent à la détérioration de l’environnement. En Algérie, le tiers des unités fourragères est fourni par les résidus de céréales. L’augmentation de cette ressource traditionnelle peut être vue à travers le choix de variétés de céréales offrant à l’hectare, le meilleur rendement en grains (RdG) pour l’alimentation humaine et d’énergie métabolisable issue des pailles (Mcal.ha^-1) pour l’alimentation animale. Dans ce but, nous avons étudié 35 variétés de céréales: 9 orges (OG), 11 blés tendres(BT) et 15 blés durs (BD). Les critères retenus sont: le RdG, le Rendement en Paille (RdP) et la production de gaz in vitro (PGp) exprimés en Mcal.ha^-1, la composition fourragère des pailles et leur teneur en composés phénoliques: acide p-coumarique (ApC), ferulique (AF) et vanilline (VA).

Il en ressort que, les teneurs en matières azotées (MAT) sont plus élevées pour le BD et celles en composés pariétaux et en ApC plus faibles. La (PGp) est comparable pour BD et OG (respectivement 62 et 59 ml.200mg^-1) mais plus faibles pour les BT (54 ml.200mg^-1). La production de Mcal.ha^-1 est plus faible pour OG: 4,26 Mcal.ha^-1 contre 6,54 et 6,19 respectivement pour BD et BT. Les meilleures variétés de l’étude sont le blé tendre BT9,BT4 et BT11,le blé dur BD11 et BD12 et l’orge OG2. Elles ont en commun une plus forte teneur en MAT, plus faible teneur en lignine et en ApC. Les calculs montrent qu’une bonne stratégie de choix des variétés ferait gagner par hectare en moyenne, 14 quintaux de grains et 2,3 mégacalories d’énergie métabolisable paille. 

Mots clés: Lignine, pailles de céréales, production de gaz in vitro, substances phénoliques

Live stock and cereal production in Algeria: choice of varieties with best grains yield and a straw of good feed value

Abstract

The breeding is an important consumer of lands and also household gas responsible; it has adverse effects on environment. In Algeria, where the third of feed is provided by cereal waste, a better use of this traditional resource may take place by a better choice of barley fodder and wheat species enabling both a better nutritive value for animals and grain yield for human. To achieve this goal, 35 cereal species have been studied: 9 barley, 11 soft wheat and 15 durum wheat. The criteria of selection where: grain and straw yield, the feed composition and the content of phenolic component: p-coumaric acid, ferulic acid, vanilin as well as the nutritive value by in vitro gas production expressed in Megacalories per hectare.

The results indicated that nitrogen mater is greater for BD and smaller for parietal components and ApC. The PGp is of the same magnitude for BD and OG with 62 and 59 ml. 200mg^-1 respectively but it’s smaller in the case of BT with 54 ml. 200mg^-1. The yields of OG straw in this case are smaller and, consequently produce a fewer energy per hectare (4.26 Mcal; 6.54 and 6.19 Mcal respectively for BD and BT). On the basis of Mcal.ha^-1 and RdG values (Megacalories per hectare and grain cereal yield), figure 1 illustrate the best species of the study: BT9, BT4 and BT11 for soft wheat and BD11 and BD12 for durum wheat. Both have the higher content on MAT but they are poor on lignin and on ApC. A good strategy for selecting varieties would earn 14Qx and 2.3 Mcal EM on average per hectare. 

Keywords: cereal straw, in vitro gas production, lignin, phenolic acid

Introduction

Parmi les activités de l’homme qui participent à la détérioration de l’empreinte écologique (1,6 ha en Algérie, Wackernagel et Rees 1996) la production de gaz à effet de serre (GES) et l’agriculture. Ainsi, 90 kg d’ammonitrate de fertilisation, génère 0,4 tonne de CO₂ (Lucbert et al 2008). L’élevage selon la FAO (2006) est un des contributeurs aux GES. Il serait responsable de 18% des émissions totales de GES. L’élevage de ruminants à terme pourrait être menacé en Algérie où le mouton a une importance sociale et culturelle capitale. Dans ce pays, où les surfaces agricoles utiles sont faibles, 0,1 ha/habitant, les résidus de récolte de céréale (pailles et chaumes), fournissent 30% de l’énergie (1,5 milliard d’unités fourragères) consommée par le troupeau (MAP 2006). La culture de céréale pourrait être mieux valorisée dans une stratégie raisonnée de produire en même temps sur le même hectare de terre l’alimentation de l’homme (les grains de bonne qualité technologique) et celle de l’animal (la paille de bonne valeur alimentaire).

Dans ce travail, nous étudions 35 variétés de céréales implantées en Algérie, les indicateurs choisis sont de trois catégories: phytotechniques (rendement en grains et en paille); chimiques (teneur en azote, en lignine et en composés phénoliques) et alimentaires(quantité d’énergie métabolisable paille produite à l’hectare).

Matériel et Méthodes  

Les pailles

Les 35 céréales (tableau1) sont divisés en blé dur(BD,15); blé tendre (BT,11) et orge (OG,9) cultivées en station en vue de sélectionner les variétés les mieux adaptées à l’Algérie.

Les semis ont eu lieu en début décembre et la récolte, la première quinzaine de juin. Les cultures sont menées traditionnellement en sec. Un désherbage et une fertilisation phosphatée (P₂ O₅ à raison de 92 unités par hectare) et azotée (ammonitrate à la dose de 3 quintaux à l’hectare, répartis en deux apports égaux, décembre et février) ont été pratiqués. Les rendements en grains (RdG) et en pailles (RdP) ont été déterminés. La hauteur de coupe de la moissonneuse était de 20 cm.

Méthodes analytiques

Sur les 35 pailles broyées à la grille de 0.8mm sont mesurées (AOAC 1975) les teneurs en matière sèche(MS); matière minérale(MM) et en matières azotées totales(MAT). La lignocellulose(ADF) et la lignine brute(ADL) sont déterminés (Van Soest, 1963).

L’extraction des composés phénoliques porte sur 100 mg. Elle est réalisée selon Iiyama et al (1990) qui utilisent comme solvant du KOH 2N. Le dosage de la vanilline (VA), des acides p-coumarique (ApC) et férulique (AF) est effectué après injection de10 ml d’extrait dans un HPLC de marque Waters muni d’une colonne Beckman ultrasphère C18. L’éluent est composé de 7% d’acide formique dans du méthanol; le débit est de 0,8 ml par mn. La détection est fait à 310 nm avec un Waters Lambda Max 480; l’identification des pics est réalisée par comparaison à des standards d’ApC, d’AF et de VA et leur calcul par intégration automatique.

Mesure de la production de gaz in vitro

La production de gaz in vitro est mesurée à l’aide d’un transducer, (Theodorou et al 1994). 200 mg de paille broyée à 0,8 mm, sont mis dans un flacon en verre de 100 ml avec 30 ml d’un mélange de salive artificielle (Lowe et al 1985) et d’inoculum de rumen filtré dans la proportion 1V-2V. L’inoculum est prélevé sur trois vaches de race Frisonne porteuses de fistule du rumen nourries avec du foin de luzerne-dactyle (30%) et un concentré type bovin (30%). Les flacons en 4 répétitions, sont scellés puis incubés dans une étuve réglée à 39°C.

Calculs et analyses statistiques

La cinétique de production de gaz est ajustée au modèle d’ Orskov et Mc Donald (1979).
 

Y=a+b (1-e^-ct)

où:

a+b (ml.200mg^-1) est la production de gaz potentielle in vitro (PGp) et
c la vitesse de fermentation (ml.h^-1).

La digestibilité de la matière organique (dMOc) est prédite par l’équation de Chenost et al (2001) pour des graminées fourragères :
 

DMOc (%) = 457,83C+34,456 (R²=0,76 ; n=39 ; ETR=3,12),

où c (ml.h^-1) est la vitesse de fermentation.

La valeur en énergie métabolisable (EM) de chacune des 35 pailles est obtenue selon INRA (1978) : EM=MODI .3,65, puis calculée en mégacalories par hectare (Mcal.ha^-1). Les résultats sont soumis à une analyse de variance à un facteur,

Yij = µ + ai + eij  

où:

Yij : est la variation totale ;

ai : l’effet variété ou effet espèce;

eij : l’erreur résiduelle du modèle.

et de calculs de corrélations entre variables.

L’ensemble des calculs est effectué à l’aide du logiciel S-PLUS 4,5 (1998).

Résultats 

Identification et caractéristiques chimiques des pailles

Les trois principales variétés de céréales de chaque espèce cultivées en Algérie sont: OG4 ; OG5 et OG8 pour l’orge, BD13 ; BD14 et BD15 pour le blé dur et BT9 ; BT10 et BT11 pour le blé tendre, leur nom variétal est visible dans le tableau 1.

Pour les 35 céréales étudiées, les teneurs en MM de OG, BT et BD varient globalement entre 6 et 9% (P< 0,01). Les valeurs moyennes de l’ADF sont de 46,9% ; 50,7% et 46,3% respectivement pour BT, OG et BD. Pour ce composant les variations inter-variétales et interspécifiques sont faibles. Néanmoins, les teneurs en ADF de OG sont plus élevées (P< 0,01) que celles des BT et des BD, il en est de même pour ADL. Pour les MAT, les valeurs s’établissent dans l’ordre croissant: BT (2,9 %) ; OG (3,2 %) et BD (3,6 %/MS). Les teneurs en VA sont très faibles (0,36g/kg MS). Celles en AF et en ApC pour les trois espèces confondues sont de 3,28 et de 4,37g respectivement (tableau 1), soit des proportions respectives de 40,9 et 54,6 % du total des trois composés. En moyenne, pour les OG, les teneurs en ApC et AF sont comparables (3,6 et 3,8g). Par contre, pour les blés, la teneur en AF est plus élevée (P<0,01) que celle de l’ApC (4,4 contre 3,1g pour les BT et 5,0 g contre 3,2 pour les BD). La somme totale des trois substances phénoliques dosées, est respectivement de 7,71; 7,88 et 8,51 respectivement pour OG, BT et pour BD.

Production des 35 céréales et valeur nutritionnelle des pailles

Les RdG et RdP des 35 céréales sont donnés dans le tableau 2. Pour OG, BT et BD, les valeurs extrêmes respectives sont de 21,2 à 40,9; 24,1 à 54,3 et de 25,4 à 48,4 quintaux. ha^-1 pour les grains et de 21,7 à 52,2; 33,5 à 77,7 et de 39,3 à 66,9 quintaux.ha^-1 pour les pailles. Entre espèces, les BT présentent les rendements en grains et en pailles (41 et 56 qx.ha^-1) les plus élevés suivies de BD (38 et 51) et de OG (31 et 39). OG présente des rendements notoirement plus faibles.(cependant d’après le tableau 2,pas significativement différents de ceux de BD) Toutes céréales confondues, RdG et RdP sont reliés par l’équation :

RdP= 1,308RdG+1,019± 5,33 (R²=0,84 ; P< 0,001).

Cette relation positive pourrait ne pas être vérifiée pour les céréales à paille très courtes.

La valeur a+b dans nos résultats s’établit à 60,8; 54,6 et 59,2 ml. 200 mg^-1 respectivement pour OG, BT et BD (tableau 2). Le paramètre de la production de gaz qui différentie le plus les pailles est la valeur c et de surcroît la dMOc. Pour Khazaal et al 1993; Blummel et al 1997; Brown et al 2002, la PGp est l’un des meilleurs indicateurs de la digestibilité apparente dans le rumen.

L’EM fournie par hectare de paille (EMp/ha) est de 4,26; 6,54 et 6,19 Mcal respectivement pour OG, BT et BD (+33%; P<0,01 par rapport aux OG).

Discussion 

Nous insisterons sur la composition chimique qui pourrait donner des indications pour la sélection végétale future et sur les paramètres de choix des variétés à implanter en Algérie.

Composition chimique des pailles

Pour l’ensemble des pailles, la teneur respective en azote et en lignine est en moyenne de 3,2 et de 7,0%. Ces teneurs sont comparables à celles trouvées dans d’autres régions du Maghreb: 3,8 et 6,9 respectivement pour 27 pailles (Chermiti 1994). Comparées aux pailles européennes, la teneur en azote est du même ordre de grandeur. En revanche, celle en lignine est plus faible dans le Maghreb. Plusieurs auteurs notamment Chenost et Dulphy (1987) indiquent des valeurs de 10,2% pour la lignine des pailles de blé européen.

Outre le facteur variété qui est évident et qui joue dans une même région (Pearce et al 1987), la formation de la lignine est sous le contrôle de phénomènes enzymatiques eux même liés à des facteurs climatiques comme la température et la luminosité qui l’augmentent (Polle et al 1994). En situation de stress hydriques, fréquents dans nos régions, la teneur en lignine peut être plus faible. Dans ces conditions, la migration des réserves glucidiques vers la graine est diminuée donnant ainsi, une paille plus riche en MS soluble (Chermiti 1994) et plus faible en lignine (Wilson 1991).

Si la teneur en lignine différencie les pailles récoltées respectivement dans le Maghreb et dans les pays du nord, pour les composés phénoliques, les teneurs sont comparables. Sur 14 pailles de la littérature (Kondo et al 1992), les valeurs moyennes pour l’AF et pour l’ApC étaient de 3,95 g et de 3,06 g kg^-1MS, contre 4,10 g et 3,28 g kg^-1de MS en moyenne pour les 35 pailles. Il aurait été plus logique que nos pailles soient moins pourvues en ApC car selon He et Terashima (1991), l’ApC est associé à la lignine moins représentée dans nos pailles. En cause peut être, des méthodes différentes de dosage de l’ApC. Par ailleurs, MAT, ADL et ApC sont les facteurs chimiques qui différencient le plus les pailles.

Choix des céréales

Le choix des céréales à partir des variables, RdG pour l’alimentation de l’homme, et l’EMp/ha pour l’alimentation des ruminants fait apparaître 3 groupes (figure 1): un ensemble A de variétés à faibles RdG et en EM à l’hectare qui regroupe en grande partie les orges; un groupe B à RdG et EM à l’hectare moyens composé en majorité de blés durs et un groupe C renfermant les variétés qui répondent le mieux à ces deux critères.

La culture des 35 céréales a été menée en sec. Elles ont reçu les mêmes traitements en terme de fertilisation et de pesticides. Néanmoins, pour une unité de RdG et EM à l’hectare, les surfaces en terres sollicitées sont très différentes. Elles sont respectivement de 320 et de 3350 m²  pour l’orge; 250 et 1530 m²  pour le blé tendre et de 270 et 1620 m² pour le blé dur. Les écarts inter variétaux sont encore plus importants: 240 et 470 m²  pour un quintal de grains et 1640 et 3570 m² pour 1 Mégacalorie d’EM pour l’orge. Ces valeurs sont de 180 et 410; 1090 et 2440; 210 et 390 et 1370 et 2130 m² respectivement pour le blé tendre et pour le blé dur. Il apparaît que l’empreinte écologique au sens de Wackernagel et Rees (1996) est fonction de l’espèce de céréales et des variétés cultivées.

Dans ce sens, aujourd’hui, en Algérie, les principales variétés qui occupent le sol ne semblent pas les plus indiquées. Les calculs montrent en effet que l’on peut augmenter la production de grains et de paille à l’hectare sans modifier l’impact écologique de ces cultures. En effet, en remplaçant les orges actuellement cultivées en Algérie: OG 4; OG5; OG8 par OG2; BT10 par BT4; BD13, BD14 et BD15 par BD2, BD5 et BD12, les gains respectifs seraient de 11 et 1,9; 18 et 2,6 et de 14 et 2,5 quintaux de grains et de Mcal.ha^-1.

Conclusion 

• Les céréales comptabilisant les plus forts rendements en grains et en pailles de bonne valeur fourragère pour le ruminant semblent réunir des caractères tels que bonne teneur en azote, faible teneur en lignine et en acide p-coumarique.

  
  

• Parmi les 35 pailles de céréale testées, certaines se révèlent supérieures à celles produites actuellement en Algérie.

  
  

• Les calculs montrent qu’une bonne stratégie de choix des variétés produirait un gain par hectare en moyenne, de 14 quintaux de grains et 2,3 mégacalories d’énergie métabolisable paille.

  
  

• Néanmoins, l’étude de la qualité nutritionnelle et technologique des grains dans l’alimentation humaine tout comme celle de la résistance aux maladies et aux stress climatiques doit aller de paire avec le choix des variétés.

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Received 8 July 2009; Accepted 20 September 2009; Published 1 November 2009

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