Les cultures de couverture légumineuses améliorent l'acidité du sol et augmentent la disponibilité des nutriments dans les champs de canne à sucre sud-africains

Pourquoi un sol sain compte pour les cultures sucrées

La canne à sucre sucre une grande partie des aliments et boissons dans le monde, mais les sols où elle pousse, notamment en Afrique, subissent une pression croissante due au changement climatique et à des décennies d’agriculture intensive. Dans la province du KwaZulu-Natal en Afrique du Sud, de petits producteurs dépendent de la culture de canne pluviale, exposant leurs parcelles à des pluies erratiques, à la sécheresse et à la dégradation des sols liée aux plantations répétées et à l’usage intensif d’engrais. Cette étude pose une question pratique aux grandes conséquences : de simples cultures de couverture légumineuses peuvent‑elles réparer des sols acides et pauvres en nutriments et rendre la culture de la canne à sucre plus résiliente face au changement climatique ?

Des territoires côtiers différents, des sols différents

Les chercheurs ont d’abord comparé les sols de cinq plantations pluviales de canne réparties sur deux types de végétation côtière : la plus humide Maputaland Coastal Belt et la zone de prairie côtière du KwaZulu‑Natal, un peu plus sèche. En combinant des données climatiques sur la température et les précipitations à des analyses de sol détaillées, ils ont mis en évidence des tendances nettes. Les parcelles situées dans la bande de Maputaland, où les précipitations sont plus élevées, avaient tendance à présenter des sols plus acides ayant perdu des éléments clés tels que le phosphore, le potassium, le calcium et le magnésium. À l’inverse, la bande de prairie, avec des pluies légèrement moindres, avait généralement des sols moins acides et plus fertiles. Ceci traduit un processus simple mais puissant : de fortes pluies peuvent lessiver les nutriments hors de la zone racinaire et accélérer des réactions chimiques qui acidifient les sols au fil du temps.

Utiliser des outils de données pour lire le paysage

Pour démêler les facteurs les plus déterminants, l’équipe a appliqué des outils statistiques modernes, notamment l’analyse en composantes principales et des modèles de forêt aléatoire (random forest). Ces approches leur ont permis de dépasser les relations simples un à un et de voir comment le climat, l’altitude et l’emplacement façonnent conjointement les conditions du sol. Ils ont constaté que les précipitations totales et le site étaient de bons prédicteurs des principaux éléments nutritifs et de l’acidité échangeable, une mesure de la quantité de matière acidifiante retenue sur les particules du sol. L’acidité échangeable était très bien prédite par les modèles et augmentait fortement dans les sites plus humides. Le pH du sol, indicateur plus familier de l’acidité, était plus difficile à prédire, mais restait clairement lié aux précipitations et à l’emplacement. Dans l’ensemble, le message est que l’emplacement d’un champ et la quantité de pluie qu’il reçoit influencent fortement s’il tendra vers des sols fertiles et neutres ou vers des sols acides et lessivés en nutriments.

Les légumineuses en pots

La seconde partie de l’étude s’est déroulée en serre, où l’équipe a testé six espèces de légumineuses — dont la vesce velue, la vesce commune, le niébé, l’arachide, le pois bambara (pigeon pea) et le mucuna (haricot velours) — cultivées dans des sols prélevés dans les cinq plantations. Les légumineuses sont souvent louées pour leur capacité à fixer l’azote et à améliorer le sol, si bien que l’on s’attendait à ce qu’elles enrichissent les sols en nutriments. En réalité, les six légumineuses ont diminué les quantités d’azote, de phosphore et de potassium restantes dans le sol à la fin de l’essai. Cela reflète probablement la forte demande de ces plantes pour ces nutriments pendant leur croissance : elles prélèvent les éléments du sol dans leurs feuilles et racines, les bénéfices pour le sol n’apparaissant qu’après la décomposition de la biomasse. Tous les nutriments ne se sont cependant pas comportés de la même manière. Deux espèces, la vesce commune et la vesce velue, ont clairement augmenté le calcium du sol, et quatre espèces ont relevé le taux de magnésium, éléments tous deux importants pour la santé des plantes et pour la capacité du sol à tamponner l’acidité.

Rendre un sol acide un peu plus doux

Peut‑être le résultat le plus marquant est‑la manière dont les légumineuses ont amélioré l’acidité du sol de façon régulière. Pour les six espèces, l’acidité échangeable a diminué et le pH a augmenté par rapport aux sols initiaux prélevés avant plantation. À partir d’un pH moyen juste en dessous de 5 (assez acide), les traitements par légumineuses ont déplacé les sols vers une gamme moins acide, autour de 5,2 à 6,2. Le mucuna a produit la plus forte augmentation de pH, tandis que les deux espèces de vesce ont entraîné les plus grosses réductions d’acidité échangeable, la réduisant d’environ moitié. Ces changements sont importants parce que des sols moins acides facilitent l’absorption de nutriments tels que le phosphore et le potassium et diminuent les formes toxiques d’aluminium qui peuvent endommager les racines. Les améliorations étaient particulièrement significatives pour les sols provenant de la bande plus humide de Maputaland, qui présentaient au départ une acidité plus marquée et une acidité échangeable plus élevée que ceux de la bande de prairie.

Ce que cela signifie pour les agriculteurs et l’alimentation

Pour les agriculteurs et les décideurs, l’étude livre un message clair et accessible : le climat et l’emplacement fixent le cadre de la santé des sols, mais l’usage judicieux de cultures de couverture légumineuses peut orienter même des parcelles acides et épuisées vers une meilleure dynamique. Bien que les légumineuses testées n’aient pas immédiatement augmenté l’azote, le phosphore ou le potassium du sol dans ce court essai, elles ont systématiquement réduit l’acidité nocive et, dans le cas de la vesce commune et de la vesce velue, augmenté le calcium et le magnésium. Parce que ces plantes produisent aussi de la biomasse qui se décomposera ensuite et recyclera les nutriments, leurs bénéfices à long terme peuvent être supérieurs à l’instantané observé ici. Compte tenu de sa tolérance à la sécheresse et de son efficacité à réduire l’acidité, la vesce commune se distingue comme une option prometteuse pour aider les petits producteurs de canne à sucre à construire des sols plus fertiles et résilients au climat sans s’appuyer uniquement sur la chaux et les engrais synthétiques.

Citation: Zama, N., Khwela, S., Motaung, M. et al. Legume cover crops ameliorate soil acidity and enhance nutrient availability in South African sugarcane fields. Sci Rep 16, 8789 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37961-6

Mots-clés: canne à sucre, cultures de couverture légumineuses, acidité du sol, agriculture pluviale, agriculture résiliente au climat