Effets directs et résiduels des composts des biodéchets ménagers sur les propriétés chimiques d’un andosol du Nord-Kivu (Est-R.D Congo) dans un système de culture maïs (Zea mays) – épinard (Spinacia oleracea).

 

Journal of Applied Biosciences 220: 24430 – 24451

ISSN 1997-5902

 

Effets directs et résiduels des composts des biodéchets ménagers sur les propriétés chimiques d’un andosol du Nord-Kivu (Est-R.D Congo) dans un système de culture maïs (Zea mays) – épinard (Spinacia oleracea).

 

NGUO BALINGENE Pascal1,2*, TCHENGI Raymond3, SEBURIRI SENDIHI Trésor2, SHEMERERWA BANURA Nadine2, KAURWA MUNUBO Xavier1, AZINWI PRIMUS Tamfuh1, et Armand Sylvain Ludovic WOUATONG4

1Faculté d’Agronomie et des Sciences Agricoles de l’Université de Dschang au Cameroun, Colline de Foto, Dschang, B.P : 222, Cameroun.

2Faculté des Sciences Agronomiques et Environnement de l’Université de Goma en R.D Congo, B.P : 204 Goma, R.D Congo.

3Congo Bio Tech, Goma, RD Congo.

4Faculté des Sciences de la Terre de l’Université de Dschang au Cameroun, Colline de Foto, Dschang, B.P : 222, Cameroun.

*Auteur correspondant : pnguobalingene@gmail.com

 

Submitted 21/03/2026, Published online on 31/05/2026 in the  https://www.m.elewa.org/journals/journal-of-applied-biosciences-about-jab/     https://doi.org/10.35759/JABs.220.8

 

RESUME

Objectif : la présente étude avait pour objectif d’évaluer les effets des composts des biodéchets ménagers à court et à moyen terme sur quelques propriétés chimiques du sol sous culture de l’épinard en rotation à la culture du maïs.

Méthodologie et résultats : Un dispositif en blocs complétement randomisés constitué de 7 traitements et 4 répétitions a été mis en place. Les traitements étaient : T0 : témoin, DC1 : 5 t/ha de compost, DC2 : 10 t/ha de compost, DC3 : 15 t/ha de compost, DC4 : 20 t/ha de compost, DC5 : 30 t/ha de compost, FM : fumure minérale (150 kg/ha de NPK 17-17-17 + 100 kg/ha d’Urée). Après la culture du maïs en première saison culturale, l’effet résiduel des composts a été étudié sur l’épinard dans le même dispositif au cours de la saison culturale suivante. Les résultats montrent qu’à l’issue de la première saison culturale, une amélioration de la qualité des sols en fonction des doses des composts a été constatée pour le pH, le phosphore assimilable, les bases échangeables (Ca et Mg) et la capacité d’échange cationique. L’amélioration de la qualité des sols pour les propriétés ci-dessus a été maintenue après la deuxième saison culturale. Le rendement du maïs a été significativement (P<0,05) affecté par les traitements. La dose de compost de 30t/ha (DC5) affiche un rendement élevé de 2054 kg/ha contre 1051 kg/ha obtenu sur le témoin. Les effets résiduels des doses des composts ont induit des différences très hautement significatives (P<0,001) sur le rendement de l’épinard. Les rendements en biomasse fraiche de l’épinard significativement élevés ont été obtenus avec DC5 (17,27T/ha) et DC4 (15,25T/ha) contre 0,71T/ha et 0,94T/ha obtenus respectivement sur le témoin et la fumure minérale.

Conclusion et application des résultats : Le recours de compost de biodéchets ménagers pourrait être envisagé dans la production agricole à des doses faibles. Les agriculteurs peuvent utiliser la dose de 5 T/ha de compost des biodéchets ménagers à laquelle ils peuvent adjoindre des engrais chimiques dans le cadre de la gestion intégrée de la fertilité des sols.

Mots clés : Sol volcanique jeune, propriétés chimiques, compost des biodéchets ménagers, maïs, épinard, Nord-Kivu, R.D Congo.

 

ABSTRACT

Objective : The objective of this study was to evaluate the short- and medium-term effects of household biowaste compost on certain chemical properties of soil under spinach cultivation in rotation with corn cultivation.

Methodology and results : A completely randomized block design consisting of seven treatments and four replicates was set up. The treatments were: T0: control, DC1: 5 t/ha of compost, DC2: 10 t/ha of compost, DC3: 15 t/ha of compost, DC4: 20 t/ha of compost, DC5: 30 t/ha, FM: mineral fertilizer (150 kg/ha of NPK 17-17-17 + 100 kg/ha of urea). The results show that at the end of the first growing season, an improvement in soil quality was observed depending on the compost doses for pH, available phosphorus, exchangeable bases (Ca and Mg), and cation exchange capacity. The improvement in soil quality for the above properties was maintained after the second growing season. Corn yield was significantly (P<0.05) affected by the treatments. The 30 t/ha compost dose (DC5) showed a high yield of 2054 kg/ha compared to 1051 kg/ha obtained on the control. The residual effects of the compost doses induced highly significant differences (P<0.001) in spinach yield. Significantly higher fresh biomass yields of spinach were obtained with DC4 (15.25 t/ha) and DC5 (17.27 t/ha) compared to 0.71 t/ha and 0.94 t/ha obtained on the control and manure, respectively. Conclusion and application of results : The use of household bio-waste compost could be considered in agricultural production at low doses. Farmers can apply 5 tons per hectare of compost made from household food waste, to which they may add chemical fertilizers as part of an integrated soil fertility management program.

Keywords: Young volcanic soil, chemicals properties, household bio-waste compost, corn, spinach, North Kivu, Democratic Republic of Congo.

 

INTRODUCTION

 

La planète terre sera peuplée d’environ 9 milliards d’habitants d’ici 2050, ce qui impliquera une demande croissante des produits alimentaires (Du et al., 2020). La baisse de la fertilité des sols tropicaux est un problème majeur qui se traduit par une faible production agricole due à une altération rapide des matières organiques, l’érosion des sols et une intensification du phénomène de lessivage des nutriments (Barus et al., 2016). Cette baisse de la fertilité des sols de l’Afrique Subsaharienne est l’une des principales contraintes à l’intensification de la production agricole (Sawadogo et al., 2021).  Les sols volcaniques à l’instar d’autres types des sols sont sujets à des phénomènes de dégradation. En effet, selon Ngongo et al. (2009), la plupart des sols volcaniques sont carencés en phosphore à raison d’une fixation accentuée, ce qui est à la base de leur niveau bas de fertilité. La contrainte majeure des andosols vitriques est la forte proportion de fractions grossières leur conférant une texture sableuse entrainant ainsi une grande macroporosité, une capacité de rétention faible en eau et une faible capacité d’échange cationique. De même, le Programme de Nations  Unies pour le Développement (2009) rapporte que les sols de l’axe Goma-Masisi-Nyiragongo-Rutshuru au Nord-Kivu à l’Est de la R.D Congo présentent des carences en azote et en potassium. Les principales conséquences sont les faibles rendements des cultures. Parmi les facteurs limitants la croissance, le développement et le rendement des cultures, les plus principaux sont l’azote, le phosphore, le potassium et l’eau (Agbede et al., 2017). Dans la province du Nord-Kivu, les agriculteurs prennent de plus en plus des initiatives d’intensifier la production agricole pour mieux en tirer profits malgré l’appauvrissement des sols suite à une forte densité de la population et l’abandon de la jachère (PASA-NK, 2015).  Pour y parvenir, les producteurs optent pour les engrais chimiques étant donné que leurs effets sont perceptibles dès les premiers apports (Ouedraogo et al., 2014). Néanmoins, les apports fréquents des engrais synthétiques peuvent être à la base de l’acidification des sols et avoir des répercussions négatives sur l’environnement et sur la santé humaine (Agbede et al., 2017). De même, l’apport des engrais minéraux seuls présente des effets positifs sur les rendements de cultures pendant les premières années ; il s’observe cependant des chutes de rendements après quelques années suite à la détérioration des propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols (Sikuzani et al., 2014). Dans ce contexte, l’agriculture biologique est indispensable. Elle promeut le recours à des pratiques agronomiques et des technologies alternatives adaptées aux contextes socioéconomiques et écologiques du milieu. Parmi ces pratiques agronomiques figure la fertilisation organique qui se fait généralement par l’apport des résidus des végétaux, du fumier ou du compost qui offre l’avantage d’être fabriqué au sein même de l’exploitation (Valarini et al., 2008). Le compost en tant que variante de matière organique, il est à mesure d’augmenter la disponibilité des éléments nutritifs aux plantes (Cahyono et al., 2020). Des études antérieures ont révélé que les déchets solides urbains générés en masse sont riches en fractions biodégradables dont le recyclage pour produire les composts est perçue comme une alternative à la fertilisation minérale (Mulaji, 2011 ; Useni et al., 2012).  Avec une population estimée à 1,5 millions d’habitats (INS, 2015), la ville de Goma dispose d’un fort potentiel de production de déchets. Les travaux de Nguo et al. (2025) ont montré que les déchets solides ménagers produits en ville de Goma sont riches en matières organiques dont la proportion avoisine 60%. Dans ce contexte, le compostage constitue une piste à explorer. Le compost est très reconnu comme un amendement organique ayant un impact bénéfique sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols (Tomasz Glab et al., 2020). Il constitue un réservoir potentiel d’éléments nutritifs indispensables aux plantes, notamment N, P, K, Ca, Mg et S, ainsi qu’une gamme diversifiée d’oligo-éléments essentiels. De ce fait, le compost peut être considéré comme un engrais organique multi-éléments (Barus et al., 2016).  La présente étude a été menée sur un sol à caractère andique jeune en vue d’évaluer les effets des composts de biodéchets ménagers à court et à moyen terme sur quelques propriétés chimiques du sol sous culture de l’épinard en rotation à la culture du maïs.

 

 

MATERIEL ET METHODES

 

Milieu d’étude :Les travaux ont été réalisés à la Ferme expérimentale de l’Université de la Paix de la RD Congo (UNIP-RDC) à Buhimba dans le quarier Lac Vert qui est l’un de 18 quartiers que compte la Ville de Goma, la capitale de la Province du Nord-Kivu. Située à environ 1500 Km de la Capitale du pays (Kinshasa) et géographiquement entre 1°35′ 15″ de latitude Sud et 29° 06′ 45″ de longitude Est, Goma est une ville se trouvant à l’extrême Est de la République Démocratique du Congo (Ciraane et al., 2022). La ville de Gisenyi en République du Rwanda et le Lac Kivu lui sont frontaliers respectivement à l’Est et au Sud. A l’Ouest et au Nord de la Ville de Goma se trouvent respectivement le Parc National de Virunga et le territoire de Nyiragongo. Caractérisé par des pluviométries annuelles pouvant atteindre 981 mm et une température moyenne annuelle de 22°C, le climat de la ville de Goma est du type tropical tempéré par l’altitude (Ciraane et al., 2022). L’on y note quatre saisons (deux sèches et deux pluvieuses) distinctes dans le temps. Les saisons pluvieuses se situent entre mars et mai et entre septembre et décembre tandis que les saisons sèches vont de janvier à février et de juillet à août (Amani et al., 2023). Les couvertures pédologiques sont dominées par des sols volcaniques jeunes issus des coulées récentes ne permettant pas encore l’implantation d’un grand nombre des spéculations. Ils sont noirs, très poreux et présentent également une hydrophobicité et une proportion élevée en particules grossières (Amani, 2025).

 

 

Figure 1 : Carte de localisation de la zone d’étude

 

 

Matériel végétal et fertilisants utilisés : La variété Bambou du maïs a été utilisée au cours de l’essai. Elle est originaire du Rwanda et a un cycle de production de 130 jours. Les plants peuvent atteindre une hauteur de 180 à 250 cm. Les grains présentent une couleur blanche et le rendement est de 2500 à 2800 kg/ha en station et de 1800 à 2000 kg/ha en milieu réel (Kambale et al., 2023). Les semences du maïs nous ont été livrées par le SENASEM (Service National des Semences) qui est un service du Ministère de l’Agriculture de la RD Congo ayant comme attribution principale, la certification de semences. L’épinard a été testé en culture subséquente dont les semences ont été achetées dans une pharmacie agrovétérinaire de la place. Deux types de fertilisants ont été utilisés dans le cadre de cette expérimentation, il s’agit du compost de biodéchets ménagers et des engrais minéraux (NPK 17-17-17 et urée qui titre 46% d’azote).

 

Méthodes

Dispositif expérimental : En vue d’atteindre l’objectif fixé par cette étude, un dispositif en blocs complétement randomisés a été mis en place comportant 7 traitements dont 5 parmi eux ont été définis en fonction des doses croissantes des composts des biodéchets ménagers  qui ont été comparés à un traitement témoin et à un traitement à base de la fertilisation minérale (Urée + NPK 17-17-17) (tableau 1). Chaque traitement a été répété 4 fois. Le site expérimental avait une longueur de 24 m et une largeur de 16 m soit une superficie de 384 m2. La dimension de chaque unité expérimentale (UE) était de 3,1 m de long sur 3 m de large soit une superficie de 9,3 m2. Deux blocs étaient distants de 1m pendant que les UE étaient séparées entre elles par une distance de 0,5 m.

 

 

Tableau 1: Traitements étudiés au cours de l’essai

Traitements Nature Doses en T/ha (M.S) Doses en T/ha (M.F) Doses en kg/ha Quantité apportée par UE (9,3 m2) en kg
T0 – 0 0 0 0
DC1 CBDM 5 8,8 NA 8,2
DC2 CBDM 10 17,6 NA 16,4
DC3 CBDM 15 26,4 NA 24,6
DC4 CBDM 20 35,2 NA 32,8
DC5 CBDM 30 44 NA 41
FM NPK 17 17 17

+ Urée

 NA

NA

 NA

NA
150

100

 0,139

0,5115

CBDM : Compost de biodéchets ménagers, UE : unité expérimentale, N.A : non applicable, MS : matières sèches, MF : matières fraîches, T0 = Témoin, DC = dose de compost et FM = Fertilisation minérale.

 

 

Conduite de l’essai : Les échantillons de sols ont été prélevés à 0-20 cm de profondeur à l’aide de la tarière à 3 périodes distinctes : (i) au démarrage de l’expérimentation, (ii) à la fin du cycle de culture de maïs et (iii) à la fin du cycle de la culture subséquente. Tous les échantillons des sols étaient chaque fois expédiés au laboratoire de sciences du sol de l’Unité de Recherche d’Analyse des sols et Chimie de l’Environnement (URASCE) de l’Université de Dschang au Cameroun pour des analyses de routine (tableau 2).

 

 

Tableau 2 : Méthodes d’analyses physico-chimiques réalisées au laboratoire

Paramètres Méthodes d’analyses Références bibliographiques
Granulométrie Méthode internationale de Pipette de Robinson Pauwels et al. (1992)
Carbone organique total Méthode de Walkey et Black Mulaji (2011)
Azote total Méthode de Kjelhadl
Phosphore assimilable Bray II Alissou (2011)
Bases échangeables (Ca, Mg, Na) Spectrophotométrie à absorption atomique Kenne et al. (2028)
Capacité d’échange cationique Spectrophotométrie à absorption atomique Pauwels et al. (1992)

 

 

 

 

Le compost a été fabriqué pendant 2 mois par la méthode en tas. Il a été élaboré à partir de deux types de substrats suivants : les fractions fermentescibles provenues du tri de déchets solides ménagers et le fumier de poules collectés respectivement au niveau des ménages et des poulaillers en ville de Goma.  Le compost a été fabriqué selon le ratio 3/1 de biodéchets ménagers et 1/3 de fumier de poules (Aho et Kossou, 1997). Les retournements des andains et les arrosages étaient effectués afin respectivement d’apporter de l’air aux microorganismes décomposeurs et de maintenir l’humidité des tas à un seuil acceptable (40-60%) (Bokobana et al., 2017). A l’issue du processus de compostage, des échantillons de compost ont été prélevés et envoyés au laboratoire pour des analyses chimiques. L’épandage de compost a été fait en surface au même moment que le semis du maïs. En effet, selon Mulaji (2011), l’application du compost en surface offre plusieurs avantages comparativement à l’incorporation dans le sol. Il s’agit entre autres de l’amélioration de la structure du sol et la limitation des pertes des éléments nutritifs par lixiviation et de la compétition pour l’azote entre la plante et les microorganismes dans la zone racinaire. Le NPK 17-17-17 et l’Urée ont été appliqués en cours de culture. Le NPK a été entièrement apporté 3 semaines après semis dans les sillons à proximité des lignes de semis. Par contre l’urée a été apportée de manière fractionnée. Les deux moitiés de la dose totale ont été appliquées respectivement 3 semaines et 6 semaines après semis (Zohoungbogbo et al., 2018). Après la récolte du maïs, l’épinard a été installé sur le même dispositif pour étudier les arrières-effets des fertilisants appliqués au cours de la saison culturale précédente. Afin d’évaluer l’effet de différents fertilisants sur la croissance du maïs, le diamètre au collet, la hauteur des plants et le nombre de feuilles ont été mesurés. Les paramètres de rendement et ses composantes ont été également mesurés, à savoir la longueur des épis, le nombre des lignes par épis, le poids de 100 graines et le rendement en t/ha. En ce qui concerne la culture de l’épinard, les mesures du diamètre au collet, de la hauteur des plants et du nombre de feuilles et de ramifications ont permis d’analyser les arrières-effets de différents fertilisants sur sa croissance. Le poids de la biomasse fraiche a été déterminé en guise du rendement.

Analyses statistiques : Les données de différents paramètres ont été traitées pour ressortir d’abord les moyennes et les écarts-types. Ensuite, la normalité a été vérifiée à l’aide des tests de Shapiro-Wilk, Kolmogorov-Smirnov et Anderson-Darling. En cas de normalité entre les données, une analyse de la variance à un seul critère de classification a été faite, suivi du test post-hoc de Duncan.  En cas de non-normalité persistante, nous avons fait recours au test de Kruskal–Wallis (package stats) qui a été complété par le test post-hoc de Dunn (package FSA). Les corrélations linéaires ont été explorées par les coefficients de Pearson et Bayésiens (packages psych, Bayes Factor), visualisées sous forme de heatmap (packages ggplot2, corrplot). Les relations significatives ont ensuite été analysées profondément par régression linéaire simple, selon le modèle : y = ax + b, dans cette équation a désigne la pente et b l’ordonnée à l’origine. L’ensemble des traitements et analyses a été réalisé sous R Studio (version 4.4.1). Le seuil de signification statistique a été fixé à α = 0,05.

 

 

RESULTATS

 

Composition chimique du compost et des substrats organiques utilisés pour le compostage : Le pH et les teneurs en matière organique et en éléments majeurs du compost et des substrats organiques engagés dans le processus de compostage sont mentionnés dans le tableau 3. Les résultats de ce tableau renseignent que les substrats utilisés pour la fabrication du compost sont pourvus d’un stock important d’éléments nutritifs indispensables pour la croissance et le rendement des cultures. Le compostage a entraîné une perte importante des nutriments à raison probablement du phénomène de lessivage suite aux arrosages. On note toutefois que le fumier des poules est plus riche en matière organique et en azote que les biodéchets ménagers. Par contre, une forte teneur en potassium, en calcium et en magnésium a été observée avec les biodéchets ménagers comparativement au fumier des poules.

 

 

Tableau 3 : Qualité chimique du compost et des substrats organiques

Substrats organiques Biodéchets ménagers Fumier des poules Compost
pH 9,85 7,95 7,9
MO (%) 70,5 85,6 33,3
Azote total (%) 2,32 2,61 0,6
P ass (mg/kg) 1500 5000 4618,89
K éch (mg/kg) 39300 16600 9012,59
Calcium (mg/kg) 15802 11179 2774,49
Magnésium (mg/kg) 5448 4342 1562,71

MO= matière organique, P ass= phophore assimilable, K éch = potassium échangeable.

 

 

Effets de composts de biodéchets ménagers sur les propriétés chimiques du sol : Le tableau 4 présente la variation des caractéristiques chimiques du sol selon les doses de compost et les saisons culturales. Les caractéristiques des sols supplémentés par les différentes doses des composts sont comparées aux teneurs initiales.  De manière globale, à l’issue de la grande saison culturale, une amélioration de la qualité des sols en fonction des doses des composts a été constatée pour le pH, le phosphore assimilable, les bases échangeables (Ca et Mg) et la Capacité d’échange cationique. La dose de compost de 30T/ha (DC5) présente un pH de 6,5 qui s’est démarquée des autres traitements qui, eux affichent des valeurs similaires et inférieures à celle du sol initial (6,4). Les teneurs en phosphore des sols amendés par les différentes doses des composts sont largement supérieures à la teneur initiale des sols (12,74 mg/kg) avec un pic de 58,76 mg/kg pour DC4 (dose de 20t/ha de compost). Des augmentations importantes des bases échangeables (Ca et Mg) ont été également obtenues comparativement à la teneur initiale du sol. La valeur de la CEC est passée de 19,45 méq/100 g des terres à 27,65; 29,16, 31,41; 30,96 et 28,06 méq/100g respectivement pour DC1, DC2, DC3, DC4 et DC5.  Une tendance à la stabilisation des valeurs de pH, du phosphore, de calcium, du magnésium et de la CEC des sols des différentes parcelles ayant reçu des apports antérieurs des composts a été mise en évidence après la deuxième saison culturale. Toutefois, au terme de deux saisons culturales, le pH a connu une augmentation de 0,2 unités avec les fortes doses de composts (DC3, DC4, DC5) en comparaison avec le pH initial (6,4). De même, DC5 a accru la teneur en carbone à hauteur de 12,75% comparativement à celle enregistrée dans les sols avant l’installation de l’expérimentation. Quelles que soient les doses des composts, des baisses des teneurs en carbone, en azote et en potassium ont été observées à l’issue des expérimentations effectuées au cours de deux saisons culturales comparativement aux teneurs initiales du sol.

 

 

 

Tableau 4 : Variation des ccaractéristiques chimiques du sol (0-20 cm) en fonction des traitements et des saisons culturales

Traitements pH eau   C org (%) N tot (%) C/N P ass

(mg/kg)

 K éch (méq/100g) Ca

(méq/100g)

 Mg (méq/100g) CEC (méq/100g)
Intitial 6,4 4,94 0,4 12,35 12,74 2,43 1,01 0,71 19,45
Après la première saison culturale (grande saison 2024)
DC1 6,4 4,05 0,16 25,62 50,82 2,01 7,18 3,18 27,65
DC2 6,3 4,23 0,18 23,77 44,69 1,98 8,22 3,61 29,16
DC3 6,4 4,78 0,13 37,75 48,21 1,21 6,18 6,88 31,41
DC4 6,4 3,98 0,25 16,00 58,76 1,21 8,25 3,58 30,96
DC5 6,5 3,68 0,11 34,47 50,82 1,51 9,48 2,41 28,06
Après la deuxième saison culturale (petite saison 2025)
DC1 6,4 4,05 0,23 17,42 44,89 2,01 7,30 3,26 29,95
DC2 6,5 3,80 0,10 38 44,89 2,04 7,18 2,68 25,45
DC3 6,6 3,37 0,09 37,34 47,30 2,07 7,76 2,65 29,74
DC4 6,6 4,19 0,10 41,9 50,42 2,07 8,52 1,80 33,68
DC5 6,6 5,57 0,22 23,5 42,78 2,04 9,06 2,00 27,95

DC1 = 5 t/ha de CBDM, DC2 = 10 t/ha de CBDM, DC3 = 15 t/ha de CBDM, DC4= 20 t/ha de CBDM, DC5= 30 t/ha de CBDM. CBDM = Compost de biodéchets ménagers, P ass= Phosphore assimilable, K éch = Potassium échangeable et CEC = Capacité d’échange cationique.

 

Effets de composts de biodéchets ménagers sur la croissance du maïs : La variation du diamètre au collet, de la hauteur et du nombre des feuilles des plants au 90ème jour après semis selon les doses des composts est illustrée par le tableau 5. L’analyse de la variance révèle des différences très hautement significatives (P<0,001) entre les moyennes des traitements pour tous les paramètres de croissance mesurés. Les plantes de grandes tailles ont été observées avec le traitement DC5 (dose de 30 t/ha de compost) avec une taille moyenne de 209,13 ± 27,72 cm. Parailleurs, les plantes de petites tailles ont été observées avec le traitement témoin (T0) (165,75 ± 33,4 cm). La croissance en diamètre au collet est importante chez les plantes des parcelles fertilisées avec des valeurs maximales au niveau de DC5 (21,25 ± 3,25 mm) et des valeurs minimales au niveau de T0 (15,12 ± 2,8 mm). La même tendance se fait remarquer pour le nombre des feuilles. Ainsi, FM était en tête avec 13,1 ± 1,28 feuilles suivi de DC5 avec 12,37 ± 1,17 feuilles. DC3 se place en dernière position avec 11,29 feuilles.

 

 

Tableau 5 : Amélioration de la croissance du maïs en fonction des doses des traitements

Traitements Diamètre au collet (mm) Hauteur des plants (cm) Nbre de feuilles
T0 15,12 ± 2,8d 165,75 ± 33,40c 11,83 ± 1,27abc
DC1 17,16 ± 2,76c 181,42 ± 28,42 c 12,33 ±  1,37ab
DC2 18,78 ± 2,86abc 193,08 ± 28,56ab 11,54 ±  1,59abc
DC3 19,26 ± 3,97ab 194,46 ± 28,49ab 11,29 ±  11,57c
DC4 19,48 ± 3,23ab 183,92 ± 28,89b 12,75 ± 1,7a
DC5 21,25 ± 3,25a 209,13 ± 27,72a 12,37 ± 1,17ab
FM 20,57 ± 4,31ab 191,08 ± 28,51b 13,1 ±  1,28a
P-value 1.11e-08 6.66e-05 0,000165
Signification *** *** ***

T0 = témoin, DC1 = 5 t/ha de CBDM, DC2 = 10 t/ha de CBDM, DC3 = 15 t/ha de CBDM, DC4= 20 t/ha de CBDM, DC5= 30 t/ha de CBDM, FM = fumure minérale (150 kg/ha de NPK + 100 kg/ha d’urée). Les moyennes suivies des mêmes lettres alphabétiques ne sont pas différentes sur le plan statistique.

 

 

Effets de composts de biodéchets ménagers sur les composantes du rendement du maïs : Les résultats du nombre des lignes par épis, de la longueur des épis, du poids de 100 graines et de la production obtenue par parcelle élémentaire sont mentionnés dans le tableau 6. L’analyse de la variance révèle qu’il n’existe pas des différences significatives (P> 0,05) entre les moyennes de traitements pour le nombre des lignes par épis et la longueur des épis. A l’inverse, des différences significatives (P< 0,05) entre les moyennes des traitements pour le poids de 100 graines et la production parcellaire ont été observées. Il est à noter que malgré les effets non significatifs des différentes doses de composts sur le nombre des lignes par épis et sur la longueur des épis, les traitements à base de doses croissantes de composts et celui à base la fertilisation minérale ont tendance à augmenter la taille et le nombre des lignes des épis qui sont relativement supérieurs à ceux des épis obtenus sur les parcelles témoins. Les résultats du tableau 6 montrent également une évolution du poids de 100 graines avec une tendance haussière en fonction des doses croissantes de composts avec un maximum de 31,25 ± 3,7 gr pour la dose de 30 t/ha (DC5) et un minimum de 23,75 ± 7,27 gr pour T0 (témoin). En ce qui concerne la production parcellaire ; DC1, DC2, DC3, DC4, DC5 et FM présentent des valeurs moyennes variant de 436,75 ± 128,35 gr pour DC2 à 550,75 ± 185,14 gr pour DC5 significativement égales mais qui sont supérieures à celle de T0 (293,25 ± 149,1 gr).

 

Tableau 6 :  Variation des composantes du rendement du maïs en fonction des traitements

Traitements Nombre des lignes par épis Longueur des épis (cm) Poids de 100 grains (gr) Production parcellaire (gr)
T0 11,5 ± 2,15 14,26 ± 1,34 23,75 ± 7,27b 293,25 ± 149,1b
DC1 12 ± 0,96 15,57 ± 1,23 29,75 ± 3,5ab 467,75 ± 119,07ab
DC2 12,3 ± 1,58 15,12 ± 1,53 28,25 ± 1,5ab 436,75 ± 128,35ab
DC3 13,3 ± 1,63 15,96 ± 1,67 29,00 ± 2,94ab 550,75 ± 185,14ab
DC4 12,15 ± 1,59 15,6 ± 0,7 27,75 ± 4,35ab 497,50 ± 171,14ab
DC5 12,7 ± 2,14 15,76 ± 1,78 31,25 ± 3,78a 573,25 ± 207,91a
FM 12,4 ± 1,56 15,58 ± 0,87 28 ± 4,76ab 514,00 ± 123,07ab
P-values 0,079 0,2695 0.0371 0,0266
Signification NS NS * *

T0 = témoin, DC1 = 5 t/ha de CBDM, DC2 = 10 t/ha de CBDM, DC3 = 15 t/ha de CBDM, DC4= 20 t/ha de CBDM, DC5= 30 t/ha de CBDM, FM = fumure minérale (150 kg/ha de NPK + 100 kg/ha d’urée). Les moyennes disposant des mêmes lettres alphabétiques sont identiques statistiquement.

 

 

Effets des composts des biodéchets ménagers sur le rendement du maïs : Le rendement du maïs grains a été significativement (P<0,05) affecté par les traitements (Tableau 7). La dose de compost de 30T/ha (DC5) affiche un rendement élevé de 2054 kg/ha qui s’est distinguée des autres traitements. Le rendement le plus faible a été obtenu sur les parcelles témoins présentant en moyenne 1051 kg/ha. Les résultats du tableau 7 révèlent également que les différents traitements n’ont pas induit des différences significatives sur la biomasse fraiche du maïs. Toutes fois, il convient de noter que même si la biomasse fraiche n’a pas été influencée significativement, les traitements à base de différentes doses des composts et celui à base des engrais minéraux augmentent les rendements en biomasses fraiches comparativement au contrôle.

 

 

Tableau 7 : Variation des rendements en grains et en biomasse fraiche du maïs en fonction des traitements

Traitements Rendement en maïs grains (kg/ha) Rendement en biomasse fraiche du maïs (t/ha)
T0 (sans application) 1051,075b 17,5a
DC1 (5 t/ha de compost) 1676,523ab 19,7a
DC2 (10 t/ha de compost) 1655,017ab 20,1a
DC3 (15 t/ha de compost) 1974,016a 20,3a
DC4 (20 t/ha de compost) 1783,155ab 21,17a
DC5 (30 t/ha de compost) 2054,658a 21,6a
FM (150 kg/ha de NPK 17-17-17 + 100 kg/ha d’Urée) 1842,293ab 22,1a
P-value 0,0266 0,685
Singification * NS

Les moyennes suivies des mêmes lettres alphabétiques ne sont pas différentes sur le plan statistique.

 

 

 

 

 

Matrice de corrélation des paramètres végétatifs et du rendement de maïs : identification des facteurs clés de productivité : Il ressort de la figure 2 que certains paramètres végétatifs et de rendement sont interdépendants pendant que d’autres ne les sont pas.  Les corrélations fortes s’observent entre le Rendement en t/ha et le poids de 100 graines (R= 0,82). Le diamètre au collet et le nombre des feuilles sont fortement corrélées (R = 1). Des corrélations modérées sont constatées entre le diamètre au collet, le nombre des feuilles et le rendement en t/ha (R= 0,47).

 

 

Figure 2 :  Heatmap de corrélation des variables agronomiques.

 

 

Effets résiduels de composts de biodéchets ménagers sur la croissance de l’épinard : La croissance des plants de l’épinard en hauteur, en volume de tiges, en ramifications et en nombre des feuilles est renseignée dans le tableau 8. Tous les paramètres végétatifs de l’épinard ont été influencés significativement (P<0,001) par les arrières-effets des traitements. La meilleure croissance en hauteur s’observe sur les plants des parcelles traitées par les différentes doses de composts avec un pic sur DC5 (26,00 ± 2,99 cm) et un minimum sur FM (7,36 ± 0,55 cm). Le même constat a été fait pour les autres paramètres végétatifs. Concernant le diamètre au collet, les plants les plus vigoureux provenaient de parcelles traitées avec la dose de compost de 20T/ha (DC4) présentant en moyenne 11,67 ± 2,24 mm de diamètre. Au cours de l’essai, les effets résiduels de la fertilisation minérale ont été inexistants, l’on constate que le traitement à base de la fertilisation minérale enregistre la valeur de diamètre au collet la plus faible (4,78 ± 0,76 cm). Les doses de compost tendent à augmenter l’émission des feuilles. L’émission foliaire est plus prononcée chez les plants issus du traitement à base de 20 T/ha de compost (DC4) avec en moyenne 36,91 ± 5,9 feuilles. Une tendance baissière de l’émission des feuilles a été constatée chez les plants des parcelles témoins et ceux des parcelles de traitements à base de la fertilisation minérale qui ont présenté des valeurs moyennes de nombre de feuilles plus faibles et statistiquement équivalentes.

 

Tableau 7 : Variation du diamètre au collet, de la hauteur des plants, du nombre des feuilles et de ramifications de l’épinard selon les traitements

Traitements Diamètre au collet (mm) Hauteur des plants (cm) Nombre des feuilles Nombre des ramifications
T0 5,03 ± 0,54c 7,44e   ± 1,14 d 6,59  ±  0,44c 0,53 ±0,35d
DC1 8,36 ± 0,84b 14,22  ± 2,42 c 16,66 ± 2,71b 2,83 ±1,96c
DC2 8,83 ± 0,84b 15,34c ± 1,97 c 17,53 ± 3,15b 4,21 ±1,54bc
DC3 9,32 ± 0,60b 17,59  ± 2,02 c 21,07 ± 3,24b 4,96 ±1,26b
DC4 11,67 ± 2,24a 22,77  ± 1,42 b 31,18 ± 8,51a 7,19± 0,84a
DC5 11,16 ± 0,83a 26,00 ± 2,99 a 36,91 ± 5,95a 8,35 ± 0,98a
FM 4,78 ± 0,76c 7,36  ± 0,55 d 6,69 ±  0,18c 0,37 ± 0,23d
P-Value <0,001 <0,001 <0,001 <0,00
Signification *** *** *** ***

T0 = témoin, DC1 = 5 t/ha de CBDM, DC2 = 10 t/ha de CBDM, DC3 = 15 t/ha de CBDM, DC4= 20 t/ha de CBDM, DC5= 30 t/ha de CBDM, FM = fumure minérale (150 kg/ha de NPK + 100 kg/ha d’urée). Les moyennes suivies des lettres alphabétiques différentes ne sont pas égales statistiquement.

 

 

Effets résiduels de composts de biodéchets ménagers sur la production parcellaire et le rendement de l’épinard : Il ressort du tableau 9 que les effets résiduels des doses des composts ont induit des différences très hautement significatives (P<0,001) sur la production parcellaire et le rendement en t/ha de l’épinard. Les doses de composts de 20 et 30 T/ha (DC4 et DC5) présentent les productions parcellaires respectives (16,06 et 14,18 kg) significativement élevées à celles de tous les autres traitements. Le traitement témoin et la fertilisation minérale affichent des productions parcellaires respectives plus faibles (0,66 et 0,88 kg) et équivalentes statistiquement. La même tendance s’observe pour le rendement en t/ha comme l’on s’y attend logiquement. Les rendements en biomasse fraiche de l’épinard significativement élevés ont été obtenus avec DC4 (15,25T/ha) et DC5 (17,27T/ha). Le traitement témoin et le traitement à engrais minéral ont induit des rendements en biomasses les plus faibles équivalents sur le plan statistique avec des moyennes respectives de 0,71T/ha et 0,94T/ha.

 

 

Tableau 9 : Production parcellaire et le rendement en t/ha de l’épinard sous différents traitements

Traitements Production parcellaire de l’épinard en kg Rendement en biomasse fraiche de l’épinard en t/ha
T0 (sans application) 0,66 ± 0,13c 0,71 ± 0,14c
DC1 (5 t/ha de compost) 4,17 ± 1,68b 4,48 ± 1,81b
DC1 (10 t/ha de compost) 5,82 ± 2,04b 6,17 ± 2,33b
DC1 (15 t/ha de compost) 6,76 ± 0,89b 7,27 ± 0,97b
DC1 (20 t/ha de compost) 14,18 ± 2,92a 15,25 ± 3,14a
DC1 (30 t/ha de compost) 16,06 ± 2,48a 17,27 ± 2,67a
FM (150 kg/ha de NPK 17-17-17 et 100 kg/ha d’Urée) 0,88  ±  0,33c 0,94c ± 0,36c
P-value <0,001 <0,001
Signification *** ***

Les moyennes disposant des mêmes lettres alphabétiques sont identiques sur le plan statistique.

 

Heatmap de corrélation et régressions linéaires prédictives des paramètres agronomiques : La figure 3 présente la matrice de corrélation (heatmap) associée entre paramètres agronomiques clés de l’épinard sous les différentes doses des composts, intégrant coefficients de Pearson (échelle -1 à +1= et modèles prédictifs du rendement (t/ha) ; la heatmap révèle un bloc très positif (r>0,89) entre hauteur de plants, diamètre au collet, nombre des feuilles par plant, nombre des ramifications, production parcellaire et rendement final, avec 78% des paires > 0,90.  La figure 4 présente une régression linéaire robuste confirmant la prédictivité : le rendement suit Y = 0,84 * Hauteur (cm) + 5,83 (R2 = 0,82, RMSE = 1,42t/ha), Y = 0,53 * Nombre des feuilles + 2,83 (R2 = 0,89, RMSE = 1,08/ha) et Y = 1,22 * Diamètre au collet (mm) + 10,48 (R2= 0,82, RMSE = 1,39 t/ha), avec des pentes significatives (p<0,001) et une augmentation moyenne de 0,53 t/ha par cm de hauteur gagné entre 12 et 28 cm, ou de 0,34 t/ha par feuille supplémentaire au-delà de 25 feuilles/plant.

 

 

 

Figure 3 :  Heatmap de corrélation des variables.

A
B
C

Figure 4:  Régression linéaire des variables diamètre au collet A, hauteur B, nombre de feuilles C, sur le rendement.

DISCUSSION

 

Les données issues des analyses des échantillons des sols indiquent que l’apport des composts a amélioré la qualité des sols pour certaines propriétés. Les différentes doses des composts affichent des valeurs du pH similaires et inférieures à celle du sol initial, exceptée la dose la plus forte de compost qui a augmenté légèrement le pH du sol à hauteur de 0,1 unité comparativement à la teneur initiale. Le même constat a été fait par Yelemou et al. (2020) qui ont remarqué qu’il n’existait pas de différence notoire de pH entre le sol du pot témoin et celui des pots des traitements à base des composts de biomasse végétale. Les teneurs en phosphore des sols amendés par les différentes doses des composts sont largement supérieures à la teneur initiale des sols. Cela résulterait de la minéralisation de la matière organique qui a eu lieu au fils du temps. Ces résultats sont en accord avec ceux de Tshala et al. (2019) qui ont observé des fortes teneurs de phosphore et d’azote obtenues à la fin de l’expérimentation. De même, Benhachem (2023) rapporte que la teneur en phosphore disponible pour la plante a augmenté de 2 ; 6 et 9 % respectivement pour les doses de 10 ; 15 et 20 t.h-1 de compost par rapport au témoin. La présente étude indique que le compost ajouté au sol à des doses croissantes a entraîné des accroissements importants des bases échangeables (Ca et Mg) comparativement à la teneur initiale du sol. La richesse de composts des biodéchets ménagers en éléments chimiques aurait permis d’augmenter leur disponibilité dans le sol tel que rapporté par Ducasse (2023).  Nos résultats rejoignent en partie ceux de Sawadogo et al. (2008) qui ont constaté à l’issue de leur étude que la teneur du calcium était quatre fois plus élevée dans les traitements intégrant le compost que dans l’échantillon du sol initial. Dans notre étude, à l’issue de la première saison culturale, il s’est révélé que les différentes doses des composts ont accru considérablement la CEC comparativement à la teneur initiale du sol. En effet, la CEC est liée à la présence des colloïdes minéraux (argile) et organiques dans le sol (matière organique ou humus du sol) (Lele, 2016). Parailleurs, la CEC est plus tributaire à la matière organique sous formes des composés humiques (Mulaji, 2011). De ce fait, la matière organique est cruciale dans la disponibilisation de la CEC quand celle des fractions minérales du sol est faible. Plusieurs études ont rapporté une augmentation de la CEC suite à l’ajout des composts (Sawadogo et al., 2008, Mulaji, 2011 ; Kenne, 2023). L’amélioration de la qualité du sol constatée après la première saison culturale a été maintenue après la deuxième saison culturale. Cela suggère que les différentes doses des composts ont présenté des effets résiduels favorables aussi bien sur la qualité des sols que sur la production de la culture subséquente. Ceci s’expliquerait par le fait que les engrais organiques solides libèrent lentement éléments nutritifs. De plus, leurs résidus dans le sol sont disponibles pendant une période plus longue (Muktamar et al., 2018). Nombreux auteurs ont rapporté l’amélioration des propriétés du sol à la suite des effets résiduels des amendements organiques. Les résultats de Olowokowere et al. (2020) montrent qu’au cours de la deuxième année après l’application du compost ayant intervenu l’année précédente, le compost appliqué à raison de 30 t.ha-1 a considérablement augmenté le magnésium, le carbone organique, l’azote et le Phosphore assimilable du sol après la récolte.  A l’issue de deux saisons culturales, les doses de composts de 15; 20 et 30 t/ha ont accru le pH du sol à hauteur de 0,2 unités comparativement au sol initial. Le relèvement du pH serait dû à la richesse des composts en cations. En effet, les cations basiques forment une liaison avec le complexe argilo-humique et contribuent à la baisse de la concentration des ions Al3+ et H+ dans la solution du sol. De ce fait, ils jouent un crucial dans la neutralisation d’une partie non négligeable de l’acidité des sols (Sawadogo et al., 2021). En parcourant la littérature, il s’observe que l’application du compost augmente légèrement le pH des sols dans la plupart des cas (Rupasinghe et Leelamanie, 2020 ; Benhachem, 2023).  Une tendance à la baisse du carbone organique, en azote et en potassium a été observée au terme des expérimentations réalisées au cours deux saisons culturales comparativement aux teneurs initiales du sol. Ceci serait lié à deux phénomènes principaux notamment le lessivage ainsi que les exportations des nutriments par les biais des récoltes de deux cultures qui se sont succédées au cours des expérimentations. Les observations similaires ont été rapportées par plusieurs auteurs (Lele, 2016 ; Muktamar et al., 2018 ; Kenne, 2025).

En culture du maïs, les résultats des trois paramètres de croissance mesurés dans cette étude à savoir, la hauteur des plants, le diamètre au collet et le nombre de feuilles par plante ont montré que ces derniers ont été améliorés significativement par les différents niveaux de compost et le fertilisant chimique. L’amélioration des paramètres de croissance pourrait être attribuée à la libération des éléments nutritifs libérés par les composts. En effet, selon Aho et Kossou (1997), les éléments minéraux en général et en particulier l’azote déclenchent la végétation en accélérant la formation et la croissance des organes végétatifs des plants. Ces résultats sont similaires à ceux de Benjamin (2017), où les amendements organiques ont entraîné une bonne croissance de la courgette en Haïti. Au Bénin, Houeno (2019) a constaté que l’apport d’amendement organique à base de Bokashi et de compost à raison de 20t/ha a permis d’améliorer significativement la croissance des différentes cultures comparé au témoin. En R.D Congo, les résultats obtenus par Baboy et al. (2015) ont révélé que la plus grande taille des plantes du maïs a été obtenue en apportant au sol les ordures de décharge publique combinées à la paille et au fumier, par contre la plus faible taille a été enregistrée sur les plants du contrôle. Le rendement du maïs a été significativement (P<0,05) affecté par les traitements. La dose de compost de 30T/ha (DC5) présente un rendement en kg/ha deux fois plus grand que celui obtenu sur les parcelles témoins. En effet, la libération des éléments minéraux à l’occurrence l’azote, le phosphore, le potassium et les oligoéléments fait suite à la décomposition de la matière organique. Ces bioéléments jouent un rôle crucial dans la croissance des cultures se traduisant par des meilleurs rendements (Guei et al., 2020). Des augmentations des rendements similaires sont rapportées dans la littérature. En effet, au Burkina Faso, avec les traitements à base de compost et de tiges + urée, une augmentation de rendement grain du sorgho de 385% et 367%, et du niébé de 110% et 108% a été observée par rapport au témoin en présence de la macrofaune du sol (Ouedraogo et al., 2014). Au Cameroun, Kenne et al. (2023) rapportent que le compost à base des ordures ménagères et de boues de vidange à un taux de 10 t.ha-1 a présenté la production de maïs significativement élevée à celle du traitement témoin. En culture subséquente, tous les paramètres végétatifs de l’épinard ont été améliorés  significativement (P<0,001) par les arrières-effets des doses des composts. Cela s’expliquerait par le fait que la décomposition des amendements organiques a augmenté l’offre en éléments nutritifs pour la culture subséquente tel que confirmé par Diallo et al. (2018). Des constatations similaires ont été faites par plusieurs auteurs (Emad et al., 2018; Diallo et al., 2018; ).  Il ressort de la présente étude que les effets résiduels des doses des composts ont induit des différences très hautement significatives (P<0,001) sur la production parcellaire et le rendement en t/ha de l’épinard. Dans une étude biennale au cours de laquelle, les amendements organiques ont été apportés en première année, les arrières-effets des amendements organiques étudiés en deuxième année, laissent entrevoir que le traitement à base du compost des déchets solides municipaux et celui à base du compost de déjections animales ont permis d’obtenir des rendements significativement élevés par rapport au témoin durant les deux années (Emad et al., 2018).  Nos résultats corroborent également ceux de Saidou et al. (2012) qui rapportent que le compost des résidus végétaux enrichi avec la fiente de volailles a eu un arrière-effet considérable sur la biomasse fraîche de la laitue comparativement aux autres engrais organiques et au témoin. En culture de maïs, la matrice de corrélation montre que le diamètre au collet présente une forte dépendance avec le nombre des feuilles (R = 1). Des corrélations modérées sont constatées entre le diamètre au collet, le nombre des feuilles et le rendement en t/ha (R= 0,47). La même allure est notée en culture d’épinard où la heatmap révèle un bloc très positif (r>0,89) entre hauteur de plants, diamètre au collet, nombre des feuilles par plant, nombre des ramifications et rendement final. L’utilisation des composts aurait entraîné l’augmentation de la chlorophylle dans les feuilles qui, par conséquent, auraient influencé positivement le développement d’autres organes grâce à une production intense de la sève élaborée. En effet, d’après Lakhdar et al. (2008) ; Mamo et al. (2000), le compost, au regard de sa composition minérale et organique déclenche la synthèse de la chlorophylle, des protéines LEA (Late Embryogenesis Abundant) et accroit l’activité de la RuBisCO (Ribulose 1,5-Bisphosphate Carboxylase Oxygénase) donc le rendement des cultures. Au cours de leur étude, Toundou (2016) a pu mettre en évidence que les plus fortes teneurs en chlorophylle ont été quantifiées dans les plantes cultivées sur le sol amendé avec le compost à base de déchets de restauration.

 

 

CONCLUSION ET APPLICATION DES RESULTATS

 

Cette étude a permis de mettre en exergue l’importance des composts produits à partir des déchets solides municipaux dans l’amélioration des sols volcaniques jeunes de la Province du Nord-Kivu. Le phosphore a largement augmenté dans les sols supplémentés par les différents niveaux de composts fixés dans cette étude comparativement au sol non amendé. De même les paramètres comme le pH, les bases échangeables et la CEC ont été améliorés. En cultures du maïs et d’épinard, les rendements augmentaient en fonction d’augmentation des doses. La dose de 30 t/ha par hectare a permis d’obtenir des rendements significativement très élevés pour les deux cultures testées dans cette étude. Des faibles doses des composts de biodéchets ménagers facilement mobilisables par les agriculteurs peuvent être recommandées afin de maintenir la durabilité de la production agricole.

 

 

REMERCIEMENTS

 

Les auteurs remercient vivement l’Université de Goma pour l’appui financier à la présente étude dans le cadre du projet « Valorisation des déchets pour un environnement sain en RD Congo, VaDech_RD Congo » en sigle financé par l’Institut Francophone pour le Développement Durable (IFDD). A nos anciens étudiants de master II du département de production végétale de la Faculté des Sciences Agronomiques et Environnement de l’Université de Goma pour leur participation à la collecte des données lors de l’expérimentation, nous disons énormément merci.

 

 

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