10 en agronomie. Domaine. Les engrais minéraux. Livret d autoformation ~ corrigés. technologique et professionnel

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1 10 en agronomie Les engrais minéraux Livret d autoformation ~ corrigés 8 Domaine technologique et professionnel

2 Collection dirigée par Madeleine ASDRUBAL Ingénieur d agronomie ENESAD Département des Sciences de la formation et de la communication 10 en agronomie livret d autoformation ~ corrigés Conception et réalisation Avec la collaboration de Bénédicte PRATS et Francis DESVAGES (CFPPA de Coutances) Elisabeth TARENGHI (ENESAD) Avec le concours financier du ministère de l Agriculture et de la Pêche (direction générale de l enseignement et de la recherche) Illustrations et montage Françoise PRÉVOST Édition et diffusion Educagri éditions BP Dijon cedex Téléphone : Télécopie : ISSN : X ISBN : Educagri éditions, Dijon 1998

3 Sommaire Apprenez activement - Les corrigés Où l on calcule la teneur en éléments fertilisants d un engrais 4 Où l on classe les engrais en grands groupes 5 Où l on découvre que les engrais phosphatés n agissent pas tous à la même vitesse 6 Où l on découvre les engrais simples phosphatés 6 Où l on découvre les engrais simples azotés 7 Où l on découvre les engrais composés 9 Où l on compare le prix des engrais 10 Entraînez-vous - Les corrigés 11 Evaluez-vous - Les corrigés 15 les engrais minéraux 3

4 Apprenez activement - Les corrigés Où l on calcule la teneur en éléments fertilisants d un engrais A titre d exercice, complétez les tableaux ci-dessous : ENGRAIS POTASSIQUES Nom Formule % de K % de K 2 O % de S % de SO 3 de l engrais chimique Chlorure de potassium K Cl 52,35 % 63,09 % 0 % 0 % Sulfate de potassium K 2 SO 4 44,83 % 54 % 18,39 % 46 % ENGRAIS AZOTÉS Nom Formule % d N % de S % de SO 3 de l engrais chimique ou de Ca ou de CaO Sulfate d ammonium (NH 4 ) 2 SO 4 21 % 24,24 % de S 60,60 % de SO 3 Urée CO (NH 2 ) 2 46,67 % Nitrate de calcium Ca (NO 3 ) 2 17,1 % 24,4 % de Ca 34,16 % de CaO Nitrate d ammonium (ammonitrate) NH 4 NO 3 35 % 4 les engrais minéraux

5 Où l on classe les engrais en grands groupes A l aide des informations de la page précédente, répondez aux questions suivantes : 1 Quels sont, parmi les éléments chimiques suivants, azote, bore, calcium, carbone, cuivre, fer, magnésium, potassium, phosphore, soufre, les trois qui sont prélevés par les plantes dans le sol en quantité importante? Azote, phosphore, potassium 2 Ces trois éléments sont nommés éléments majeurs car ils entrent dans la composition des ions les plus consommés par les plantes. Complétez le tableau suivant : Elément majeur Nom et formule de l ion très consommé par les plantes et contenant cet élément N ion nitrate NO 3 - P ion phosphate PO 4 3- K ion potassium K + 3 En choisissant un critère de classement pertinent, classez les engrais présentés page précédente en deux grands groupes. Critère de classement retenu : on peut créer deux classes : celle des engrais ne contenant qu un élément majeur et celle des engrais en contenant plusieurs. Classement des engrais Engrais avec un seul Engrais avec plusieurs élément majeur éléments majeurs 1 Phosphates naturels (P) 4 Scories potassiques (P, K) 2 Ammonitrates (N) 5 Engrais (N, P, K) 3 Sulfate d ammoniaque (N) 9 Phosphopotassique (P, K) 6 Scories de déphosphoration (P) 11 Engrais (P, K) 7 Chlorure de potassium (K) 12 Engrais (N, P, K) 8 Superphosphates (P) 13 Nitrate de potassium (N, K) 10 Sulfate d ammonium (N) 14 Engrais (P, K) 16 Nitrate de chaux (N) 15 Phosphate d ammonium (N, P) les engrais minéraux 5

6 Où l on découvre que les engrais phosphatés n agissent pas tous à la même vitesse Avez-vous compris? Pour le vérifier, répondez aux questions suivantes : 1 Classez ces engrais en fonction de leur rapidité d action : le plus rapide : superphosphates rapidité intermédiaire : scories le moins rapide : phosphates naturels 2 Les différences concernant les vitesses d action de ces engrais seraient-elles aussi marquées dans un sol à ph 5,7? Pourquoi? Dans un sol acide, les engrais à action lente (scories mais surtout phosphates naturels) sont beaucoup plus rapidement solubles. Où l on découvre les engrais simples phosphatés Quel est le type d engrais simple phosphaté qui vous semble le mieux convenir en sol acide? Citez plusieurs arguments. Les phosphates naturels car : - ils agissent d autant plus vite que le sol est acide, - ils sont généralement les engrais phosphatés les moins chers, - ils contiennent 50 % de CaO (sous forme de carbonate). 6 les engrais minéraux

7 Où l on découvre les engrais simples azotés Complétez les tableaux suivants : Catégories d engrais Caractéristiques Principaux engrais de la catégorie Engrais uréiques* et ammoniacaux L azote est sous forme peu évoluée ( NH 2 pour l urée, NH + 4 pour les engrais ammoniacaux). L azote ammoniacal est retenu par le CAH. L azote de ces engrais se nitrifie progressivement donc ces engrais ont une action progressive. Au cours de la nitrification de ces engrais, il y a production d ions hydronium, ces engrais sont donc acidifiants. Sulfate d ammonium (encore nommé «sulfate d ammoniaque») formule : (NH 4 ) 2 SO 4 teneur en N : 21 % teneur en SO 3 : 60 % Engrais cher, acidifiant, intéressant pour les cultures gourmandes en soufre. Urée formule : CO (NH 2 ) 2 teneur en N : 46 % Engrais solide le plus concentré et le moins cher à l unité d azote. Engrais très acidifiant. * l urée n est pas un engrais minéral mais un engrais organique. Cependant par commodité, nous l avons associée aux engrais ammoniacaux dont elle est proche. Catégories d engrais Caractéristiques Principaux engrais Engrais nitriques L azote est sous forme d ions nitrates. L azote nitrique n est pas retenu par le CAH. L azote de ces engrais ne subit aucune modification donc ces engrais ont une action immédiate et massive. Il n y pas de nitrification et donc il n y a pas d acidification. de la catégorie Nitrate de calcium (encore nommé le nitrate de chaux) formule : Ca (NO 3 ) 2 teneur en N : 17 % teneur en CaO : 34 % Engrais cher, réservé au maraîchage. Nitrate de sodium (encore nommé «nitrate de soude») formule : Na NO 3 teneur en N : 16 % Engrais d origine naturelle (Chili) ou artificielle. Il est cher, réservé au maraîchage. les engrais minéraux 7

8 Catégories d engrais Caractéristiques Principaux engrais Engrais ammoniacaux-nitriques L azote est sous forme nitrique et ammoniacale. L azote nitrique n est pas retenu par le CAH, l azote ammoniacal l est. L azote de ces engrais agit immédiatement (azote nitrique ) et progressivement (azote ammoniacal). Ces engrais sont acidifiants à cause de l azote ammoniacal (ou uréique) qu ils renferment. de la catégorie Nitrate d ammonium (encore nommé ammonitrate ou nitrammo) formule : NH 4 NO 3 teneur totale en N : 35 % teneur en azote ammoniacal : la moitié soit 17,5 % teneur en azote nitrique : la moitié soit 17,5 % Engrais pratique, le plus vendu en France. Solutions azotées : c est de l eau contenant différents sels azotés dissous. Elles ne sont pas commercialisées dans la Manche. En reprenant le paragraphe 4 de la séquence 7 (page 11) faites le travail suivant : 1 Un agriculteur apporte de l urée sur une prairie. Par quelles étapes l azote de l urée va-t-il passer avant d arriver à la forme consommable par les plantes (forme nitrique)? urée NH 4 + NO 2 - NO 3 - (forme nitrique) 2 Un maraîcher apporte du nitrate de calcium sur des salades. a Combien de temps faut-il attendre pour que l azote de cet engrais soit devenu consommable par les plantes? Pourquoi? L azote de cet engrais est immédiatement consommable par les plantes car il est sous forme nitrique. b Cet engrais est-il acidifiant? Pourquoi? Cet engrais n est pas acidifiant car l azote nitrique qu il contient n évolue pas et donc ne passe pas par les étapes créatrices d acidité (essentiellement l étape NH 4 + NO 2 - ). 3 Un agriculteur apporte de l ammonitrate sur un blé. a Tout l azote de cet engrais est-il immédiatement utilisable? Non, seule la partie nitrique est immédiatement utilisable par les plantes. b Pour devenir consommable par les plantes que devra subir la partie qui n est pas directement utilisable? Elle devra subir la nitrification ce qui correspond, dans ce cas, à l évolution suivante : NH 4 + NO 2 - NO les engrais minéraux

9 4 D une façon générale, a quels sont les engrais azotés qui sont acidifiants? Pourquoi? Les engrais contenant de l urée ou l ion ammonium sont acidifiants car, au cours de la nitrification, l azote qu ils renferment subira des étapes créatrices d ions H 3 O + (étape NH 4 + NO 2 - ). b quels sont les engrais azotés qui ne sont pas acidifiants? Pourquoi? Les engrais nitriques ne sont pas acidifiants car l azote qu ils renferment n évolue pas donc ne passe pas par des étapes créatrices d acidité. Où l on découvre les engrais composés A l aide des documents ci-dessus, répondez aux questions suivantes : 1 Qu est ce qu un engrais composé? C est un engrais contenant plusieurs éléments majeurs. 2 Parmi les engrais composés, certains sont qualifiés de binaires et d autres de ternaires. A quoi cela correspond-t-il? Les engrais binaires contiennent deux des trois éléments majeurs. Les engrais ternaires contiennent les trois éléments majeurs. 3 On lit sur une étiquette d engrais les mentions suivantes, , emb Que signifient-elles? : 0 % d N ; 18 % de P 2 ; 46 % de K 2 O. emb : l engrais a été conditionné dans la Manche. 4 Quelle différence y a-t-il entre un engrais bulk et un engrais complexe? Un engrais bulk est obtenu en mélangeant plusieurs engrais simples tandis qu un engrais complexe résulte d une réaction chimique entre diverses matières premières. Les éléments chimiques contenus dans un engrais complexe sont combinés au sein d un même sel (exemple : KNO 3 ) alors qu il y a plusieurs sels dans un engrais de mélange. 5 Quels engrais simples constituent les engrais de mélange suivants? super potassique : superphosphates + chlorure de potassium scories potassiques : scories + chlorure de potassium super phospho-potassique : superphosphates + phosphates naturels + chlorure de potassium 6 Peut-on, pour les engrais de mélange, demander la formule de son choix? Quel est l intérêt? Oui, on peut demander la formule de son choix. On peut ainsi avoir un engrais dont la formule est bien adaptée à ce que l on recherche. les engrais minéraux 9

10 7 Quels éléments chimiques contient le DAP? Est-ce un engrais bulk? Pourquoi? N et P. C est un engrais complexe et non un bulk car l azote et le phosphore sont combinés dans un même sel ((NH 4 ) 2 HPO 4 ). 8 Quels éléments chimiques contient le nitrate de potassium? Est-ce un engrais complexe? Pourquoi? N et K. Oui c est un engrais complexe car l azote et le potassium sont combinés dans un même sel (KNO 3 ). Où l on compare le prix des engrais 1 Comparez le prix des engrais simples appartenant à une même catégorie. - urée : 2,71 F/U - ammonitrates : 3,34 F/U - superphosphates : 3,60 F/U - scories : 7,91 F/U - phosphates naturels : 2,50 F/U - chlorure de potassium : 1,75 F/U - sulfate de potassium : 3,32 F/U 2 Comparez le prix des engrais composés avec celui de mélanges équivalents (F/100 kg). Prix du bulk équivalent aux scories potassiques (mélange de scories et de chlorure de potassium) : 8 x 7, x 1,75 = 91,28 F L engrais proposé est moins cher. Prix du bulk équivalent au phosphopotassique (mélange de phosphates naturels et de chlorure de potassium) : 14 x 2, x 1,75 = 84 F L engrais proposé est moins cher. Prix du bulk équivalent au (mélange urée, superphosphates et chlorure de potassium) : 15 x 2, x 3, x 1,75 = 120,90 F Il vaut mieux demander un mélange car c est moins cher. Prix du bulk équivalent au (mélange ammonitrate, phosphates naturels, chlorure de potassium) : 13 x 3, x 2, x 1,75 = 112,67 F Il vaut mieux demander un mélange car c est moins cher. 10 les engrais minéraux

11 Entraînez-vous - Les corrigés Exercice 1 nitrate NO - 3 carbonate CO 2-3 chlorure Cl - phosphate PO 3-4 potassium K + calcium Ca 2+ ammonium NH + 4 sulfate SO 2-4 Exercice 2 1 Il s agit des 3 éléments chimiques suivants : l azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K). 2 L azote est principalement prélevé sous forme d ion nitrate (NO 3 - ). Le phosphore est principalement prélevé sous forme d ion phosphate (PO 4 3- ). Le potassium est principalement prélevé sous forme d ion potassium (K + ). Ces éléments chimiques sont prélevés par les racines dans la solution du sol. Exercice 3 1 «10» signifie que cet engrais contient 10 % d azote (N). «15» signifie que si on transformait en P 2 le phosphore contenu dans 100 kg de cet engrais alors on obtiendrait 15 kg de P 2. «20» signifie que si on transformait en K 2 O le potassium contenu dans 100 kg de cet engrais alors on obtiendrait 20 kg de K 2 O. 2 Cet engrais est un engrais composé ternaire, car il contient les trois éléments chimiques les plus consommés par les plantes (N, P, K). Exercice 4 1 On obtiendrait 13 kg d anhydride phosphorique et 25 kg d oxyde de potassium. 2 La masse d azote (N) contenu dans 50 kg de cet engrais est de 2,5 kg (car il y a 5 % d azote dans l engrais comme l indique l étiquette). Calcul de la masse de phosphore (P) contenu dans 50 kg de cet engrais : - dans 100 kg de cet engrais, il y a l équivalent de 13 kg de P 2. Donc, dans 50 kg d engrais, il y a l équivalent de 13/2 = 6,5 kg de P 2 (= g) ; - convertissons le P 2 en P, à 1 P 2 correspondent 2 P, soit en masse : les engrais minéraux 11

12 Masse d un P 2 Masse de 2 P 2 x x 16 = 142 g 2 x 31 = 62 g g x x = x 62 = g soit 2,838 kg de P 142 Calcul de la masse de potassium (K) contenu dans 50 kg de cet engrais : - dans 100 kg de cet engrais, il y a l équivalent de 25 kg de K 2 O. Donc, dans 50 kg d engrais, il y a l équivalent de 25/2 = 12,5 kg de K 2 O ( g) ; - convertissons le K 2 O en K, à 1 K 2 O correspondent 2 K, soit en masse : Masse d un K 2 O Masse de 2 K 2 x = 94 g 2 x 39 = 78 g g x x = x 78 = g soit 10,372 kg de P 94 Exercice 5 C est un engrais composé binaire car il contient 2 des 3 éléments les plus consommés par les plantes (il contient de l azote N et du phosphore P). Exercice 6 Masse d azote : Masse d azote Masse d engrais x 500 x = 10 x 500 = 50 kg 100 Masse d anhydride phosphorique : Masse d anhydride phosphorique Masse d engrais x 500 x = 15 x 500 = 75 kg les engrais minéraux

13 Masse d oxyde de potassium : Masse d oxyde de potassium Masse d engrais x 500 x = 20 x 500 = 100 kg 100 Exercice 7 Quantité d engrais «chlorure de potassium» à épandre : Masse d oxyde de potassium Masse d engrais x x = 170 x 100 = 283 kg 60 Exercice 8 C est la proposition 4 qui est exacte (remarque : l expression «oxyde de phosphore» est synonyme de celle «d anhydride phosphorique»). Exercice 9 Engrais simples : Engrais composés : phosphates naturels (engrais P) scories potassiques (engrais binaire PK) nitrate de chaux (engrais N) DAP (engrais binaire NP) superphosphates (engrais P) nitrate de potassium (engrais binaire NK) urée (engrais N) engrais (engrais binaire PK) sulfate de potassium (engrais K) phosphopotassique (PK) les engrais minéraux 13

14 Exercice 10 Prix à l unité de l engrais A Nombre d unités Prix de ces unités x x = 1 x 182 = 3,64 F/U 50 Prix à l unité de l engrais B Nombre d unités Prix de ces unités x x = 1 x = 3,45 F/U 600 C est l engrais B qui est moins cher car une unité de cet engrais ne coûte que 3,45 F contre 3,64 F pour l engrais A. 14 les engrais minéraux

15 Evaluez-vous - Les corrigés Question 1 1 Prix des phosphates naturels/u de P 2 Nombre d unités Prix de ces unités F 1 x x = 1 x = 3,45 F/U 290 Prix des superphosphates 45/U de P 2 Nombre d unités Prix de ces unités F 1 x x = 1 x 170 = 3,78 F/U 45 Les phosphates naturels sont donc les engrais les moins chers. 2 Il faut conseiller l utilisation des superphosphates (même s ils sont plus chers) car le sol est proche de la neutralité. Dans un tel sol, les phosphates naturels ne pourraient agir que très très lentement. 3 Si le sol avait un ph de 5,4, on pourrait utiliser les phosphates naturels, moins chers et solubles en sol acide. les engrais minéraux 15

16 Question 2 1 Masse d azote : il n y a pas d azote dans cet engrais. Masse de P 2 Masse P 2 Masse d engrais x 350 x = 15 x 350 = 52,5 kg 100 Masse de K 2 O Masse de K 2 O Masse d engrais x 350 x = 20 x 350 = 70 kg Masse d urée à épandre Masse d azote Masse d engrais x x = 60 x 100 = 130,4 kg 130 kg les engrais minéraux

17 Question 3 Nom Formule Potassium K + Calcium Ca 2+ Ammonium NH + 4 Nitrate NO - 3 Phosphate PO 3-4 Sulfate SO 2-4 Carbonate CO 2-3 Chlorure Cl - Question 4 Calculons tout d abord le prix par unité de chacun des engrais simples : coût d 1 U d N pour l ammonitrate : 119/33 = 3,60 F/U coût d 1 U de P 2 pour les superphosphates : 120,20/45 = 2,67 F/U coût d 1 U de K 2 0 pour le chlorure de potassium : 79,70/60 = 1,33 F/U Calculons le prix d un engrais de mélange équivalent à l engrais composé proposé par le négociant : 17 x 3,60 F + 17 x 2,67 F + 17 x 1,33 F = 129,20 F L engrais le plus avantageux est l engrais de mélange. Question 5 Nom de l engrais Formule Type d engrais Formule de l engrais chimique (N, P, K, NK, etc.) Chlorure de potassium KCl K Nitrate de potassium KNO 3 NK Monohydrogénophosphate d ammonium (NH 4 ) 2 HPO 4 NP Ammonitrate NH 4 NO 3 N les engrais minéraux 17

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