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L'agroforesterie demeure l'une des stratégies d'amélioration de la fertilité des sols les plus accessibles aux producteurs des pays sahéliens. L'objectif de nos travaux était de déterminer les effets de densités de Piliostigma reticulatum suivant deux types de travail du sol sur le statut et la dynamique du carbone organique et de l'eau du sol en zone nord-soudanienne du Burkina Faso. Le dispositif expérimental est constitué de blocs de Fisher à deux facteurs (travail du sol et densité d'arbustes) comprenant huit traitements et quatre répétitions. Sur la profondeur 0-10 cm, le stock de carbone augmentait de 20,45% et 26,29% respectivement pour les densités de 1000 et 2000 pieds / ha comparativement à celle de 0 pieds / ha en zaï ; et de 38,59% et 57,34% pour la densité de 2000 pieds / ha respectivement en système de culture (SC) et en mise en défends comparativement à celle de 500 pieds / ha en semis direct (SD). Sur la même profondeur, la réserve utile en eau du sol a été plus élevée avec 2000 pieds / ha (13,05 ± 0,66 mm) en zaï, et avec 500 pieds / ha (11,05 ± 1,13 mm) en SD. Le rapport carbone labile sur carbone organique est plus faible sur la couche 0-10 cm (9% à 12%) que sur 20-30 cm (49% à 72%) en présence d'arbustes. La vitesse d'infiltration augmentait de 54,20% et 31% respectivement pour les densités de 1000 et 2000 pieds / ha comparativement à celle de 0 pieds / ha en zaï ; et de 140,32 et 232,23% respectivement pour la densité de 2000 pieds / ha sous SC et sous jachère comparativement à la densité de 500 pieds / ha en SD. Globalement, les densités de 1000 et 2000 pieds / ha améliorent le plus le stockage du carbone, de l'eau et la perméabilité du sol. Le zaï et le SD bien qu'ayant des effets similaires sur le stockage des deux pools de carbone, se distinguent par le fait que le zaï semble plus améliorer le stockage de l'eau alors que le SD améliore plus la perméabilité du sol.