Partie 5 : Fertilisation azotée

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1 I. Evolution de l azote dans le sol Partie 5 : Fertilisation azotée L azote contenu dans la MO fraîche est essentiellement sous forme de protéines. Au cours de la décomposition de la MO par les bactéries, ces protéines sont successivement réduites à l état d acides aminés, puis d urée CO(NH 2 ) 2, puis d ions ammonium (NH + 4 ) puis d ions nitrites (NO - 2 ) et enfin d ions nitrates (NO - 3 ). L ensemble des ions rejoint la solution du sol. Le passage des ions ammonium (NH + 4 ) aux ions nitrates (NO - 3 ) s appelle la nitrification. Au cours de la transformation des ions NH 4 + aux ions NO 2 -, il y a une libération d ions hydronium (H 3 O + ) qui vont rejoindre la solution du sol. Une partie des nitrates peut être consommée par les bactéries pour la fabrication de l humus. Au cours de la minéralisation de l humus, l azote contenu dans les molécules d humus subit pratiquement les mêmes transformations que celles décrites au premier point. A partir de ces différents points, complétez le schéma suivant : Azote de l. Azote de la MO fraîche (.. ) Ions ammonium.... Ions. (NO - 2 )

2 II. Facteurs influençant l évolution de l azote dans le sol La rapidité d évolution de l azote dans le sol est liée à deux facteurs : L activité des bactéries, qui dépend elle-même : - De la température - De l humidité - Du ph - De l aération

3 La nature de la MO Le rapport C/N de la MO du sol permet de juger son état d évolution. Plus le rapport sera élevé, plus l évolution sera lente. C/N < 10 conditions minéralisatrices C/N > 15 conditions humificatrices III. Buts de la fertilisation azotée A. Objectifs La fumure azotée doit répondre à des impératifs agronomiques (besoins des plantes), économiques et écologiques. 1) A l issue de l évolution de l azote dans le sol, sous quelle forme finale le retrouve-t-on? 2) Les plantes prélèvent l azote dont elles ont besoin sous forme d ions nitrates. Le sol est-il capable de stocker les ions nitrate nécessaires aux plantes? Pourquoi? Conclusion : B. Pourquoi raisonner les apports? Raisonner pour produire au moindre coût A combien revient la mise en place d un hectare de maïs en approvisionnements? (Chambre d Agriculture des Landes marges 2010 maïs non irrigué) - engrais 257 dont engrais azotés : 160 (soit 62%) - amendements 21 - semences phytos 131 dont 31 traitement insecticide des semences - assur grêle 29 - récolte 98 Total % des charges constituées par les engrais-amendements «Un sou économisé est un sou gagné.»

4 Tous les moyens doivent être mis en œuvre pour optimiser la dose d azote et son utilisation par les plantes Raisonner pour préserver l environnement L azote est un enjeu majeur pour l environnement. La réglementation impose une teneur en nitrates maximale de 50 mg/l pour l eau potable. Quel que soit le système de culture, le sol constitue une étape incontournable du cycle de l azote. La responsabilité du producteur est de n apporter que l azote strictement nécessaire au développement des plantes. Au-delà, la probabilité est importante que les excédents se retrouvent dans le sol en fin de culture sous une forme susceptible d être entraînée vers les nappes. Dans les Landes, un programme vise à préserver les ressources en eau dans 3 bassins versants prioritaires appelés «zones sensibles» : bassins versants du Louts, du Gabas et du Bahus. De plus, la directive Nitrate définit des zones vulnérables, zones où les eaux présentent une teneur en nitrates approchant ou dépassant le seuil de 50 mg/l. Pour optimiser la dose d azote et son utilisation par les plantes - calculer la dose par la méthode du bilan - connaître la quantité d azote organique apporté à la parcelle par les effluents d élevage ou autres produits organiques - fractionner les apports d azote minéral - gérer l interculture surtout si elle est longue IV. Bilan global de l exploitation La fertilisation raisonnée repose sur l estimation des fournitures du sol en éléments minéraux et des besoins des cultures. Les quantités d engrais apportés doivent maintenir la fertilité des sols et satisfaire les besoins des cultures. À l échelle de l exploitation, il peut être intéressant de faire un diagnostic rapide des entrées et sorties d azote, qui est l élément le plus coûteux et le plus polluant. Ce bilan simplifié est global et annuel, il permet de déterminer s il y a excédent ou pas, à partir de l estimation des entrées et des sorties. Ce bilan peut aussi être réalisé pour le phosphore et le potassium.

5 Rythme d absorption de l Azote chez le maïs

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7 V. Bilan azoté et calcul de fumure A. Méthode du bilan Cette méthode consiste à calculer la quantité d engrais à apporter à une parcelle cultivée en fonction d une évaluation des besoins de la culture et d une estimation de la fourniture en azote du sol. Quantité d engrais azotés à apporter = Le raisonnement de la fertilisation azotée se déroule en trois étapes : estimation des besoins de la culture en fonction de l objectif de production (rendement espéré), détermination du reliquat d azote à la sortie de l hiver, prise en compte des autres sources d azote. Étape 1 : estimation des besoins de la culture en fonction du rendement espéré Habituellement, l agriculteur prend comme objectif de rendement la moyenne des deux meilleurs rendements obtenus sur la parcelle au cours des cinq dernières années. Cet objectif peut aussi être déterminé à partir des rendements moyens observés dans la région pour des types de sols voisins. Une fois l objectif fixé, il suffit de le multiplier par les besoins unitaires de la culture, c est-à-dire la quantité d azote prélevée par la culture au cours de sa croissance. Pour le blé tendre, par exemple, ce besoin est de 3 kg d azote par quintal de grain produit. Un objectif de rendement de 80 q correspond donc à des besoins de 80 x 3 = 240 kg d azote/ha.

8 Au moment de la récolte, il reste toujours dans le sol une certaine quantité d azote qui n a pas été utilisée par la culture. Cette quantité, appelée reliquat sol récolte ou azote non utilisé, peut être estimée en fonction de la profondeur du sol ou en utilisant un coefficient multiplicateur donné par des tables. Elle doit être ajoutée aux besoins de la culture calculés précédemment. Étape 2 : détermination du reliquat d azote à la sortie de l hiver Pour déterminer le reliquat d azote présent à la sortie de l hiver, on peut utiliser des références régionales tenant compte du type de sol et du précédent cultural ou faire une analyse de terre à la sortie de l hiver. Si on ne tient pas compte de ces reliquats, on s expose à des risques de surfertilisation pouvant provoquer notamment la verse des céréales. Étape 3 : prise en compte des autres sources d azote Il faut ensuite évaluer les autres sources d azote : celui provenant de l épandage d effluents d élevage et celui provenant de la minéralisation de l azote organique du sol (humus, résidus végétaux...). La minéralisation dépend du type de sol. Pour l estimer, on peut également utiliser des références régionales, disponibles auprès des techniciens (en général 40 à 100 kg d azote par an, selon les sols). Attention! Il faut aussi tenir compte de la nature du précédent cultural dans le bilan azoté. Par exemple, des pailles de blé enfouies mobilisent momentanément 20 kg d azote par hectare pour leur décomposition. À l inverse, les résidus de récoltes de pois ou de betteraves sucrières, facilement fermentescibles, fournissent environ 20 kg par hectare. Enfin, les arrière-effets (effets résiduels à plus ou moins long terme) des retournements de prairies et des apports de fumiers et de lisiers doivent être comptabilisés. Bilan Il suffit ensuite de retrancher les fournitures du sol en azote aux besoins de la culture pour obtenir la quantité d azote qui devra être apportée par la fertilisation. Engrais à apporter =

9 1. À quoi correspond le reliquat sol récolte? 2. L effet du précédent est-il toujours positif? Exercice : Une exploitation agricole a les caractéristiques suivantes : Exploitation de polyculture-élevage (bovins) Rotation : prairie temporaire (2 ans), colza, blé d hiver, orge d hiver, Sol de limons argileux (40 % sable, 15 % argile, 3 % matière organique, ph 7), profond (100 cm), Apport de 30 t de fumier/ha tous les 3 ans (apport effectué avant le colza) depuis plus de 20 ans, Rendements espérés : colza 35 q/ha, blé 80 q/ha, orge 70 q/ha. L analyse de terre de cette exploitation indique un reliquat de sortie d hiver de 50 unités d azote. Calculez la quantité d engrais azoté à apporter (par hectare) à la culture de blé d hiver en vous servant de la fiche technique suivante et reportez vos résultats dans le tableau ci-dessous.

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11 BESOINS BESOINS EN AZOTE DU MAÎS à calculer en fonction du potentiel de production de la parcelle (objectif de rendement accessible 8 années sur 10) FOURNITURES FOURNITURES D AZOTE PAR LE SOL (N libéré par la minéralisation de la matière organique : fonction de la richesse du sol en humus, de sa texture, du précédent cultural...) ex : sol limoneux pauvres en MO 50 U ex : sol limoneux + de 3.5% MO 95 U MAÏS GRAIN Rendement objectif besoins par quintal < 100 q 2,3 U/q 100 à 120 q 2,2 U/q > 120 q 2,1 U/q AZOTE APPORTE PAR LES EFFLUENTS D ELEVAGE ex : lisier de canards gras 2,5 kg d N/m³ APPORTS D ENGRAIS = Besoins en N du maïs - Fourniture d N par le sol - N par les effluents d élevage A fractionner en 2 apports : - un apport au semis de 15 à 30 U - un apport avant le stade 8 feuilles pour le reste

12 Exercice : Plan Prévisionnel de Fumure du maïs Monsieur Deschamps, responsable de l EARL des Champs, est agriculteur à Heugas. Il possède une parcelle de 4,6 ha où il va semer du maïs grain irrigué début avril Son objectif est d atteindre les 120 qx. Actuellement, au mois de janvier, un couvert intermédiaire de trèfle blanc est en place (rendement : 3 T MS/ha). A Heugas, la pluviométrie entre le 1 er octobre et le 1 er mai est de 500 mm (200 mm du semis au stade 6-8 feuilles). La parcelle est située sur des limons moyens. Il prévoit une dose d irrigation de 100 mm. La teneur en azote de l eau d irrigation est de 25 mg/l. Chaque année, M. Deschamps apporte 5 T de fumier stocké de poulets labels, courant mars, avant le semis. Il souhaite fractionner ses apports minéraux en deux apports : 30 U au semis et le reste de la dose au stade 6-8 feuilles. Etant en zone vulnérable, il doit maintenant calculer son PPF. A sa disposition, il a les références régionales azote ainsi qu une feuille de calcul pour le PPF maïs. Quelle quantité d azote M. Deschamps doit-il apporter par hectare? B. Outils de pilotage Une des principales difficultés du bilan azoté est l estimation des besoins réels des cultures et des fournitures du sol. Les progrès techniques de ces dernières années ont permis le développement de méthodes de diagnostic instantané de l état de nutrition azotée des cultures. La méthode Jubil, mise au point par l INRA et Arvalis, mesure la teneur en nitrates du jus de la base des tiges de blé. Elle est complémentaire de la méthode du bilan et permet de suivre la nutrition azotée en cours de végétation, pour déceler une éventuelle carence (ou un excès) et décider si un troisième apport d azote se justifie ou si on peut en faire l économie. Elle permet d ajuster le plus précisément possible les doses d azote aux besoins réels du blé et peut être mise en œuvre par les techniciens ou les agriculteurs. Outre le blé, la méthode Jubil est opérationnelle sur l orge de brasserie de printemps, le maïs et la pomme de terre de consommation irriguée. 1. En quoi consiste la méthode Jubil?

13 2. En quoi cette méthode peut-elle contribuer à la lutte contre la pollution par les nitrates? D autres outils, utilisant la teneur en nitrates, sont disponibles : Ramsès (InVivo) pour les céréales, le maïs et la pomme de terre, Pilazo (INRA et CTIFL) pour les cultures légumières et le fraisier. Grâce à ces méthodes, la fertilisation azotée devient de plus en plus précise. Cependant, l interprétation des données recueillies est délicate et doit tenir compte des particularités régionales. Comme 75 % des protéines des feuilles sont stockées dans les chloroplastes, il existe un lien entre la nutrition azotée et la couleur des plantes, ce qui a permis de générer une nouvelle gamme d outils de pilotage. Les plus simples sont basés sur une appréciation visuelle de la couleur : témoin double densité (Perspectives agricoles n 273) pour le blé ou Héliotest (Cetiom) pour le tournesol. D autres outils mesurent l activité de la chlorophylle : par mesures directes : N Tester (Yara) pour les céréales, le maïs et la pomme de terre, Hênès Gigites (InVivo) pour les céréales, mesure par fluorescence (Sadef) pour les céréales et la tomate, par mesures indirectes : GPN (Total Grande Paroisse) pour les céréales et la pomme de terre, N Sensor (Yara) qui permet, à partir d un capteur installé sur le tracteur, de moduler les quantités d azote apportées en continu sur les parcelles, FARMSTAR (EADS avec Arvalis et Cetiom) qui utilise directement des données d images satellitaires. C. Fractionnement des apports Si la quantité d azote est essentielle, les modalités des apports le sont également. En effet, les besoins sont liés au cycle de développement de la plante et, pour être plus efficace, la dose totale doit être fractionnée en plusieurs apports correspondant à des stades précis de développement. Ainsi, sur les céréales, on conseille en général un apport à la sortie de l hiver et un apport au stade fin tallage-épi à 1 cm. Un troisième apport, au plus tard au stade apparition de la dernière feuille, contribue à augmenter la teneur en protéines des grains de blé. Les apports d azote sur le maïs ou sur le colza doivent également être fractionnés.

14 Remarque : On doit aussi tenir compte du climat : il faut éviter les épandages en période froide (pluie, sol gelé ou enneigé) défavorable à l activité biologique et propice à la lixiviation. D. Nouvelles techniques de fertilisation L apport localisé de l azote est une technique qui permet de réduire la dose totale d engrais apporté. Elle commence à se développer en France, notamment sur les cultures de betteraves. L engrais est enfoui au semis, en général sous forme liquide. Le fait de placer l engrais à proximité de la plantule (7 cm latéralement et 6 cm de profondeur) améliore son efficacité et favorise l enracinement. L utilisation de l azote est augmentée de 15 à 20 %. Les fabricants de matériel agricole commencent à concevoir des équipements spécifiques pour réaliser cet apport localisé. L irrigation fertilisante consiste à fournir à la plante les engrais N, P et K en même temps que l eau, en fonction des besoins de croissance des plantes. Elle se pratique sous abri ou en plein champ, sur sol ou sur substrat et nécessite l installation de systèmes de distribution et de contrôle élaborés. Cette technique coûteuse concerne surtout les cultures intensives grandes consommatrices d engrais et à haute valeur ajoutée : cultures maraîchères et florales, pépinières ornementales et arboriculture. Elle existe néanmoins, de manière plus marginale, en grandes cultures (maïs et pomme de terre). Les techniques d agriculture de précision permettent en particulier de gérer la fertilisation des parcelles agricoles en prenant en compte l hétérogénéité du milieu (entre parcelles différentes ou à l échelle intra-parcellaire). Cela nécessite des moyens embarqués de localisation dans la parcelle (GPS), des cartes intégrant l hétérogénéité de la parcelle (cartes de rendement, images satellitaires), des outils informatiques de calcul et du matériel d épandage permettant de moduler les doses épandues.