Les principes de la fertilisation azotée des prairies
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- Mauricette Garon
- il y a 7 ans
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1 Pôle agronomie Baptiste SOENEN Les principes de la fertilisation azotée des prairies Fertilisation des prairies 15/12/15 Garrotxa
2 Plan de la présentation La dynamique de l azote et les principes de la fertilisation N Le raisonnement de la fertilisation azotée : Méthode du bilan Fractionnement Les modalités d apport : Gestion des PRO Formes d engrais azotés 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 2
3 Plan de la présentation La dynamique de l azote et les principes de la fertilisation N Le raisonnement de la fertilisation azotée : Méthode du bilan Fractionnement Les modalités d apport : Gestion des PRO Formes d engrais azotés 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 3
4 Les formes d azote dans le sol NO 3 - NH 4 + NH 3 volatilisation N 2 dénitrification N2O humification organisation humus biomasse microbienne résidus de culture NH 4 + nitrification NO3 - absorption minéralisation N min lixiviation t C/ha 2-10 t N/ha t C/ha kg N/ha 1-5 t C/ha kg N/ha kg N/ha 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 4
5 N minéral (kg N/ha) 1/3 8/3 15/3 Devenir de l azote des engrais : Effet d un apport d engrais 22/3 29/3 5/4 12/4 19/4 26/4 3/5 10/5 17/5 24/5 31/5 Azote minéral dans le sol = résultante de tous les processus 60 50* 110* Recous et al, N-NH4 N-NO3 l'azote de l'engrais a été totalement transformé 1 mois après chaque apport Décroissance rapide 0 * Azote marqué 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 5
6 Fertilisation N, production d herbe ensilée au 1er cycle et alimentation N de la prairie Essai de Jeu-les-Bois (36) Fétuque élevée t MS ha -1 6 N récolté CAU = 0,57 kg N ha -1 INN % Biomasse récoltée le 13 mai 2008 INN y = 0.57x + 15 R² = dose N (kg N ha -1 ) 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 7
7 Nutrition azotée de l'herbe et modulation de la production fourragère t MS ha -1 P 2 N2 V2 P 1 V1 N1 Date 1 Date 2 V1 = vitesse de croissance permise par N1 V2 = vitesse de croissance permise par N2 Somme des températures 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 8
8 Plan de la présentation La dynamique de l azote et les principes de la fertilisation N Le raisonnement de la fertilisation azotée : Méthode du bilan Fractionnement Les modalités d apport : Gestion des PRO Formes d engrais azotés 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 9
9 Bilan N dans la prairie pâturée Aliments concentrés Pertes gazeuses NH 3, N 2, N0 x Produits animaux Apports atmosphériques Fertilisation Fixation Légende Entrées Sorties Flux internes Débris végétaux Urines Bouses Matière organique du sol N excrété Minéralisation N retenu N ingéré Absorption Azote minéral NH 4 + NO 3 - Biomasse microbienne Organisation Lixiviation 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 10
10 Eléments du bilan N pour le calcul de la dose totale CAU x X : azote minéral Xa : effet des engrais de ferme Nrest : effet des restitutions au pâturage Nleg : contribution des légumineuses N0 : fourniture N par le sol Nrec : quantité d'azote récolté (productions x %N) N rec = N 0 + N leg + N rest + CAU. (X+Xa) 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 11
11 Concrètement : démarche à suivre Fixer un objectif de production Calculer les exportations d azote correspondantes Estimer les fournitures d azote par les 3 sources Déterminer la contribution de l engrais de ferme Evaluer l efficacité de l engrais minéral En déduire l apport d azote minéral 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 12
12 1. Fixer un objectif de production 3 méthodes possibles : A. approche à l échelle de l exploitation à partir de la valorisation moyenne de l herbe par les animaux B. approche parcellaire basée sur l ingestion des animaux pour prairies pâturées C. approche parcellaire (référentiel régional) 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 13
13 1. Fixer l objectif de production : A. Exemple d approche à l échelle de l exploitation Besoins de fourrage pour le troupeau : (78 UGB x 6 t MS) - (20 ha maïs x 12 t/ha utile) besoins fourragers totaux production de maïs Besoins d herbe = (78 x 6) (20 x 12) = 228 t MS Pertes d herbe au champ 20% soit 80% valorisés Objectif de production pour 40 ha de prairie 228/40/0,80 = 7,1 t MS ha -1 Moduler les objectifs par parcelle ou groupe de parcelles à partir de cette valeur moyenne 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 14
14 1. Fixer l objectif de production B. Approche «zootechnique» (besoins des animaux) Type d'animal Vache laitière Vache allaitante lait /jour Besoin kg MS herbe j vélage hiver 650 kg + veau 150 kg 19 vélage automne 700 kg + veau 200 kg 22 Bovins en croissance Performances Poids vif UGB 16 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 15
15 1. Fixer l objectif de production B. Approche «zootechnique» (besoins des animaux) Pâturage de vaches allaitantes + veaux pendant 3 mois au printemps avec 33 ares/couple VA + veau et utilisation de 80% de l herbe produite 90 j x 0,O19 t MS j -1 / 0,33 ha / O,8O = 6,48 t MS ha -1 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 16
16 1. Fixer l objectif de production C. Approche parcellaire «agronomique» Exemple du référentiel fertilisation des prairies en Lorraine Production annuelle de la prairie (t MS/ha) en fonction de son utilisation Nature Utilisation Rendement au champ (TMS/Ha) Rendement valorisé (TMS/Ha) Foin + regain + pâture Prairies permanentes Ensilage +regain + pâture Ensilage +pâture Prairies temporaires Pâture génisses Pâture VL Ensilage + regain + regain Source : CA 63 Source: Réseaux d Elevage-IDELE 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 17
17 2. Azote récolté selon le mode d exploitation Mode d'exploitation Pâturage à rotation rapide (retour tous les 20 jours) ou continu kg N /t MS 30 Pâturage à rotation lente (retour tous les 35 jours) 25 Ensilage 25 Foin précoce (fin mai) et foin de repousse 20 Foin tardif de 1 er cycle (fin juin) 15 N rec par cycle = t MS /ha x kg N /t MS N récolté /année = Somme des N rec par cycle 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 18
18 3.1 Fourniture d azote par le sol (kg N/ha/an) Minéralisation nette de l azote organique sous prairie dans les sols de l Est de la France Type de sol %MO du sol Arrêt de croissance de l'herbe en été nul 1 mois 2 mois Sols limoneux et argileux bien drainés Sols limoneux et argileux hydromorphes Sols sableux sur grés > 3% = 3% > 3% = 3% > 3% 80 = 3% 60 Part de minéralisation au printemps 1/2 2/3 3/4 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 19
19 3.2 Devenir de l'azote restitué par les animaux au pâturage printemps été automne pluie N N N N N pluie N N N lessivage 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 20
20 3.2 Contribution des restitutions au pâturage à l alimentation N de la prairie pour les cycles de croissance postérieurs au premier jours de pâturage UGB /ha depuis la mise à l herbe pour le cycle concerné (kg N /ha) pour l année (kg N /ha) Hypothèses de calcul: 1 pâturage = 1,6 t MS /ha 1 jour de pâturage = 24 h de présence des animaux dans la prairie 1 UGB = 16 kg MS consommés par jour 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 21
21 3.2 Contribution des restitutions au pâturage à l alimentation N de la prairie pour les cycles de croissance postérieurs au premier Exemple de simplification utilisé dans le grand Est Mode d'exploitation Traite à l'étable Pâturage permanent Pâturage intensif (<30 ares /UGB au printemps) Pâturage extensif (=40 ares /UGB au printemps) Fauche puis pâturage 10 Fauche Fauche pâturage 5 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 22
22 3.1&2 Fourniture d azote par le sol et restitutions (kg N/ha/an) Exemple du référentiel fertilisation des prairies de Midi-Pyrénées 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 23
23 3.3 Contribution de la fixation symbiotique des légumineuses à l alimentation azotée de la prairie Si % TB printemps > 20 à 30 % de la biomasse le transfert d azote des légumineuses aux graminées suffit pour satisfaire les besoins de celles-ci lorsque la prairie est pâturée Si % TB printemps < 20 % de la biomasse N leg = biomasse annuelle x %TB annuel x 31 Kg N/ha t MS/ha %N TB = 3,5% Taux de fixation = 0,9 TB = Trèfle Blanc 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 24
24 3.3 Méthode de détermination de la proportion de TB d une prairie 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 25
25 3.3 Contribution de la fixation symbiotique des légumineuses à l alimentation azotée de la prairie Exemple du référentiel fertilisation des prairies du grand Est Taux pondéral annuel de trèfle blanc 10% 15% 20% 25% Production annuelle de la prairie (t MS ha -1 ) Kg N ha -1 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 26
26 4. Quantité d azote équivalent à de l azote d un engrais minéral apporté par les PRO Masse ou volume de produit à l ha (Q) X Teneur en azote du produit (%N PRO ) X Coefficient d équivalence Ammonitrate (KeqN) L azote des PRO apportés en automne ou en hiver contribue essentiellement à l alimentation des plantes au 1 er cycle suivant l apport et peu ou pas aux cycles suivants 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 27
27 4. Coefficients d'équivalence (N de l'ammonitrate) de l azote des effluents d élevage source : Brochure «Fertiliser avec les Engrais de Ferme» Période d'apport Type de produit Apport à l'automne Apport au printemps Fumier de bovins et ovins 0,15 0,10 Compost, fumiers bovins et ovins 0,10 0,05 Fumier de porcins 0,40 0,40 Compost de fumier de porcins 0,20 0,20 Lisier de bovins 0,50 0,50 Lisier de porcins 0,60 0,60 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 28
28 5. CAU : Coefficient d utilisation par les plantes prairiales de l azote des engrais minéraux Nitrate d ammonium Faible à nulle Croissance estivale Ralentie Elevée Printemps 0,7 0,7 0,7 Eté 0 0,4 0,7 Annuel 0,7 0,6 0,7 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 29
29 6. Synthèse Exemple Prairie Permanente exploitée en fauche précoce puis en pâture Prairie permanente avec 10% de TB au printemps et 20% en été Ensilage de la 1ère coupe avec une production 3 T de MS/ha Pâturage à rotation lente par des VA + veaux avec une production estimée de 3.5 T de MS/ha Sol argileux hydromorphe avec 4% de MO Pousse estivale très faible pendant 2 mois Apport de 15 t/ha de fumier à l automne (6,3 kg N /t) Quelle est la dose totale d engrais azoté minéral à apporter pour l année? 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 30
30 Besoins prévisionnels d azote N rec N O Fauche précoce Pâturage à rotation lente 6. Synthèse Exemple 3 t MS/ha x 25 = 3.5 t MS/ha x 25 = Fournitures d azote hors engrais (minéraux et de ferme) N rest N leg Fourniture par le sol Contribution des restitutions au pâturage Contribution du trèfle Reste à mettre à disposition des plantes Azote à apporter compte tenu du CAU : X + X a Effet direct de 15 t/ha de fumier Dose totale d'engrais minéral à apporter pour l'année (kgn/ha) 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa
31 Plan de la présentation La dynamique de l azote et les principes de la fertilisation N Le raisonnement de la fertilisation azotée : Méthode du bilan Fractionnement Les modalités d apport : Gestion des PRO Formes d engrais azotés 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 32
32 Répartition de la dose N au cours de l année Selon les possibilités de croissance en été : 75% à 100% au printemps Selon les fonctions attribuées aux parcelles : - mode d exploitation de l herbe (Ensilage, Foin, Pâturage) - vitesse de croissance de l herbe souhaitée 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 33
33 Fractionnement de la fertilisation azotée et production d herbe t ms ha -1 La Chapelle Montreuil (85) 1986 Prairie fauchée de RGA 6 Cycle 1 4 Cycle Cycle 3 Cycle kg N ha -1 cycle -1 dose N optimale (nitrate d ammonium) : printemps: C1=150 N, C2=80 N été: C3 et C4 =40 N 75% au printemps et 25% en été 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 34
34 Dates de fertilisation azotée Premier apport fin d hiver : C cumulés (base 0 C) depuis le 1 er Janvier - fractionné si N >100 kg N ha -1* Repousses : - après pâturage : dans les 5 jours qui suivent la sortie des animaux de la parcelle - après fauche : entre les 5 ème à 10 ème jours qui suivent la coupe Le respect de ces règles est d autant plus impératif que les fournitures d azote par le sol sont faibles 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 35
35 Effet de la date d apport de l azote sur la production d une prairie SUACI des Bordes ARVALIS Jeu-les-Bois (36) 2008 Prairie de Fétuque élevée t/ha Ensilage t/ha Foin C 493 C N Fractionné C 921 C N Fractionné kg N /ha kg N /ha 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 36
36 Plan de la présentation La dynamique de l azote et les principes de la fertilisation N Le raisonnement de la fertilisation azotée : Méthode du bilan Fractionnement Les modalités d apport : Gestion PRO Formes d engrais azotés 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 37
37 Disponibilité de l azote des PRO (Produits Résiduaires Organiques) Fraction minérale (0 à 70%) Fraction organique rapidement minéralisable (10 à 60 %) Fraction organique plus stable (10 à 80 %) Effet direct (année 1) Arrière effet à court terme (année 2) Arrière effet à long terme (décennies) 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 38
38 Pourcentage des fractions azotées dans différents engrais de ferme issus d élevages bovins, porcins ou avicoles Lisiers de porcs Lisiers et fientes de volailles Lisiers de bovins Fumiers de volailles Fumiers de porcs Fumiers de bovins Fumiers compostés de volailles Fumiers compostés de bovins et de porcs Azote minéral (NH4 + N uréique pour les volailles) Azote organique minéralisable à court terme Azote organique minéralisable à long terme 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 39
39 Evaluation des pertes d azote par volatilisation ammoniacale suite à l épandage de produits résiduaires organiques et d engrais minéraux 1 ère synthèse des résultats expérimentaux Résultats acquis dans le cadre du projet CASDAR VOLAT NH3 Soutien financier MINISTERE DE L AGRICULTURE DE L AGROALIMENTAIRE ET DE LA FORET avec la contribution financière du compte d affectation spéciale «Développement agricole et rural» 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 40
40 MINISTERE DE L AGRICULTURE DE L AGROALIMENTAIRE ET DE LA FORET Méthodologie : un suivi au champ Principe n 1 : suivi des quantités de NH 3 émis via des pièges portant des filtres imbibés d acide (badge ALPHA) installés et relevés à pas de temps réguliers au champ. Principe n 2 : Suivi par modalités testées à 2 hauteurs de mesures (30 cm et 1 m de la source) + suivi sur des mâts de 3 m entourant les essais pour capter le «bruit de fond» du site d essai. avec la contribution financière du compte d affectation spéciale «Développement agricole et rural» Principe n 3 : Les quantités de NH3 captés sont extraites et quantifiées par analyses au laboratoire (prestataire actuel = LDAR). Technique initiée par le CEH d Edimburgh (Sutton et al. 2001) 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 41
41 Exemple essai PRO : La Jaillière (ARVALIS-44) 2012 Protocole: Apports de lisier de bovins sur sol nu T1 : sans apport, T2 : lisier en surface, T3 : lisier enfoui Qté N apportées par le lisier : 75 kgn-total par hectare dont 27 sous forme N-NH4+ Flux N-NH 3 kgn/ha Caractéristiques principales: Sol de limon argileux/schistes ph eau = 6.9 [N-NH 3 ] µg/m 3 mâts de bruit de fond (moyenne des 3) Modèle utilisé: Gradient V2_2 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 42
42 Résultats PRO : à venir Lisier porc surface A venir : modélisation selon le formalisme de Michaelis-Menten (Sommer et Ersboll 1994) Accès à la vitesse de volatilisation et au niveau de volatilisation maximale Modèle utilisé: Gradient V2_2 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 43
43 Plan de la présentation La dynamique de l azote et les principes de la fertilisation N Le raisonnement de la fertilisation azotée : Méthode du bilan Fractionnement Les modalités d apport : Gestion PRO Formes d engrais azotés 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 44
44 Choix du type d engrais azoté Nitrate d ammonium dans tous les cas Sulfate ou phosphate d ammonium en fin d hiver (temps froid et humide) Urée: - fin d hiver et début du printemps - fin printemps et été, par temps pluvieux seulement. Sinon augmenter la dose de 30% 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 45
45 Volatilisation d ammoniac à partir d urée granulée appliquée au printemps après la fauche de fétuque élevée Vaio et al AJ 72 Sol sablo-limoneux acide (ph CaCl2 = 4,8) % N volatilisé jours après l apport de 50 kg N/ha 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 46
46 Principe technologique des engrais «classiques modifiés» Enrobage du COTEN Urée Ammoniac O = C (NH 2 ) 2 NH 3 / NH + 4 Hydrolyse - Nitrification - Nitrate NO 3 - NBPT Du NEXEN DMPP De l ENTEC 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 47
47 Evaluation des engrais «classiques modifiés» Protocole : à chaque cycle C1 à C4 avant C1 Ammo Urée Coten 39 Coten 40 Coten 40 + S Entec N26 (S) Druelle (12) 2011 Prairie de RGI 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 48
48 Evaluation des engrais «classiques modifiés» Druelle (12) 2011 Prairie de RGI t /ha MS cumulée des 4 cycles (le 18/08) kg N /ha QN cumlée des 4 cycles (le 18/08) dose N Ammo 33.5 Urée 46% Entec 26 0 dose N Coten 39 Coten 40 Coten 40 + S Effet Soufre de l Entec? Rappel : pour 240 kgn/ha apporté avec de l Entec, 300 kgso3%ha apporté 15/12/2015 Fertilisation des prairies - Garrotxa 49
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