Partie 2 : Principes de la fertilisation

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1 Partie 2 : Principes de la fertilisation BP REA Agronomie Janvier 2016 Tiphaine Audic 1

2 Quelques questions Pourquoi fertilise-t-on? Lorsqu un sol est correctement pourvu en éléments minéraux, est-il nécessaire de fertiliser? Quel engrais choisir? Combien dois-je en mettre? A quelle période? Avec quel outil? 2

3 Buts de la fertilisation Maintenir une teneur correcte des principaux éléments Corriger les déficiences naturelles du sol Éviter l épuisement des sols Améliorer la productivité des cultures 3

4 Intérêts d une fertilisation équilibrée Meilleure résistance des cultures Qualité des produits Qualité de l environnement «la bonne dose au bon moment» 4

5 Définitions Fertilisation : Ensemble des actions destinées à améliorer la fertilité du sol Fertilité du sol : Aptitude du sol à assurer la croissance des cultures dans la durée Fumure : Quantité d éléments fertilisants apportée à une culture 5

6 6

7 Principes de base La fertilisation doit tenir compte : du rythme d absorption des éléments : durant le cycle de culture, les plantes n ont pas des besoins constants en chacun des éléments fertilisants Exemple : besoins en azote du maïs - de la levée à 8 feuilles = 2 % des besoins - de 8 feuilles à 15 j après floraison = 85 % des besoins

8 Principes de base La fertilisation doit tenir compte : de la capacité d échange du sol : si le sol retient énergiquement les ions grâce à un bon pouvoir absorbant, il est possible d envisager la mise en réserve d éléments nutritifs tels que P, K, Ca, Mg, Dans le cas contraire, l apport d éléments minéraux doit être fractionné le plus possible en fonction des besoins de la plante : Exemple : en sol sableux

9 Principes de base La fertilisation doit tenir compte : de la dynamique des éléments nutritifs : les éléments bien retenus (P, K) par le CAH peuvent être stockés dans le sol ; par contre, l azote nécessite un apport régulier du fait que l ion nitrate NO3- n est pas retenu par le CAH.

10 Lois agronomiques Trois lois fondamentales décrivent les effets de l apport d éléments fertilisants aux cultures o Loi des restitutions o Loi des facteurs limitants o Loi des accroissements moins que proportionnels 10

11 1. Loi des restitutions Prélèvement d éléments minéraux du sol par la plante Prélèvement maximal : quantité contenue au moment où la culture renferme le plus d éléments minéraux Prélèvement à la récolte : quantité d éléments minéraux contenue au moment de la récolte 11

12 1. Loi des restitutions Exportations : quantités soustraites au cycle des éléments par les récoltes Exportations en général inférieures aux prélèvements Exportations base pour les calculs de fumure en phosphore et potassium Prélèvement maximal utilisé pour le raisonnement de la fertilisation azotée 12

13 1. Loi des restitutions 13

14 1. Loi des restitutions Pertes en éléments minéraux dues à plusieurs mécanismes : la lixiviation le phosphore peut être rétrogradé plus ou moins fortement selon les sols sous forme de composés très peu solubles tels des phosphates de fer et d aluminium en milieu acide et des phosphates calciques en milieu calcaire ; les plantes peuvent aussi faire une consommation supérieure à leurs besoins de certains éléments (N et plus rarement K). Compensation des pertes : bactéries fixatrices d azote minéralisation 15

15 Lessivage et lixiviation En pédologie, la lixiviation désigne l'entrainement de sels solubles vers la profondeur, et le lessivage désigne l'entrainement de particules solides, comme les argiles 16 Ces migrations concernent tous les éléments du sol. Elles sont fonctions de la nature de la roche, du climat et de l activité biologique

16 1. Loi des restitutions La loi des restitutions peut être énoncée ainsi : «Pour éviter l épuisement des sols cultivés, les exportations d éléments minéraux doivent être compensées par des restitutions.» 17

17 2. Loi des facteurs limitants L insuffisance d un élément assimilable dans le sol réduit l efficacité des autres éléments et par suite, diminue le rendement de la culture. N K2O Eau P2O5 18

18 2. Loi des facteurs limitants Il y a une interaction positive entre l action de l azote et celle du phosphore Exemples courants d interactions : 19 carence en magnésium due à un excès de potassium, carence en zinc due à un excès de phosphore, carence en manganèse après un chaulage carence en potassium par un excès de calcium et de magnésium.

19 3. Loi des accroissements moins que proportionnels 20

20 3. Loi des accroissements moins que proportionnels 21

21 Exercice 1. Dans cet exemple, quelle est la dose d azote permettant un rendement maximum? 2. Qu est-ce qu un rendement optimum et pourquoi est-il différent du rendement maximum? 22

22 23

23 Partie 3 : Connaissance des engrais 24

24 Définitions Matières fertilisantes : engrais et amendements Eléments fertilisants majeurs : Deux types d amendements : 25

25 Nutrition végétale 3 catégories d éléments minéraux : - les éléments majeurs : - les éléments secondaires : - les oligo-éléments : 26

26 1) Caractéristiques des engrais minéraux 2 types d engrais : les engrais simples : un seul des trois éléments majeurs N, P ou K les engrais composés : deux ou trois éléments o Les engrais binaires (NP, NK, PK) o Les engrais ternaires (NPK) Remarque : l ordre N-P-K est toujours respecté Les engrais composés sont : - soit des engrais complexes obtenus en faisant réagir chimiquement des matières premières entre elles 27 - soit des engrais de mélange obtenus par mélange mécanique d engrais simples

27 1) Caractéristiques des engrais minéraux L étiquette d un engrais commercialisé doit indiquer obligatoirement : l identification du produit et la référence à la réglementation, la dénomination du type, les teneurs déclarées, la répartition des formes d azote (N total, N nitrique, N ammoniacal, N cyanamidé, N uréique, N organique), la solubilité pour le phosphore et le potassium, la finesse de mouture pour les engrais contenant des phosphates naturels ou des scories Thomas, éventuellement, la teneur en éléments secondaires. 28 Conformité à la norme européenne (Réglement CE 2003/2003) ou à celle fixée par la législation française (NF U42-001).

28 1) Caractéristiques des engrais minéraux 29

29 1) Caractéristiques des engrais minéraux Présentation des engrais : o sous forme solide (en granulés, cristallisés, concassés, en perles, en poudre), o en solution (solutions azotées, solutions binaires ou ternaires) o ou sous forme de gaz liquéfié (ammoniac anhydre). Par convention : - teneur en phosphore convertie en teneur en P2O5 (Anhydride phosphorique) - teneur en potassium convertie en teneur en K2O (Oxyde de potassium) - teneur en calcium convertie en teneur en CaO (Oxyde de calcium) - teneur en magnésium convertie en teneur en MgO (Oxyde de magnésium) - teneur en soufre convertie en teneur en SO3 (Anhydride sulfurique) La teneur en Azote n est pas convertie : N 30

30 1) Caractéristiques des engrais minéraux Unités de mesure : Unité utilisée dans les calculs de fertilisation : l unité fertilisante Une unité de P 2 O 5 (symbole U) signifie un kilogramme de P 2 O 5 par hectare Une unité de K 2 O (symbole U) signifie un kilogramme de K 2 O par hectare Exemple : engrais de formule : 31 o 0 représente le pourcentage en masse de l élément N, o 12 représente le pourcentage en masse de l oxyde de phosphore (anhydride phosphorique) P 2 O 5, soit 12 kg de P 2 O 5 pour 100 kg de produit, o 18 représente le pourcentage en masse de l oxyde de potassium K 2 O, soit 18 kg de K 2 O pour 100 kg de produit.

31 1) Caractéristiques des engrais minéraux 32

32 1) Caractéristiques des engrais minéraux 33

33 1) Caractéristiques des engrais minéraux 34

34 2) Principaux engrais azotés Les roches ne contiennent pas d azote. Tous les engrais azotés minéraux commercialisés sont donc des produits de synthèse, fabriqués à partir de l azote gazeux de l atmosphère. Leur fabrication est très coûteuse en énergie et leur prix est élevé. Ils sont classés en plusieurs catégories selon la forme chimique de l azote qu ils contiennent. 35

35 2) Principaux engrais azotés 36

36 2) Principaux engrais azotés Ammoniacaux Nom de l'engrais Dosage en N Autres éléments Particularités à enfouir pour éviter les pertes par Urée 46 % volatilisation Ammoniac anhydre 82 % gaz liquéfié aprè détente, est injecté dans le sol à cm de profondeur: le plus concentré, le moins cher mais équipement spécial (granulés) ou (liquide) phosphate d'ammoniaque 18 % 14 % 46 %P2O5 48 %P2O5 engrais binaire utilisé en starter au semis solution 14-48: densité

37 2) Principaux engrais azotés Nitriques Nom de l'engrais Dosage en N Autres éléments Particularités se conserve mal car très hygroscopique Nitrate de calcium 15.5 % 25 % CaO Nitrate de calcium et de magnésium 15 % 14 % CaO 8 % MgO Nitrate de potassium 13 % 44 % K2O engrais binaire 38

38 2) Principaux engrais azotés Ammoniacaux-nitriques Nom de l'engrais Dosage en N Autres éléments Particularités Ammonitrate 33.5 % 1/2 NH4+ 1/2 NO3- souple d'emploi, provoque des brulures après 5 feuilles si apporté en plein sur le maïs Solutions azotées concentrées 39 % 1/4 NO3-3/4 NH4+ densité

39 3) Principaux engrais phosphatés Les engrais phosphatés sont fabriqués à partir de phosphates naturels (mines) ou de sousproduits de la sidérurgie. Ils sont classés en fonction de leur solubilité. 40

40 3) Principaux engrais phosphatés 41

41 4) Principaux engrais potassiques Les principaux engrais potassiques sont fabriqués à partir de deux roches, la sylvinite et la kiesérite, extraites des mines de potasse et de magnésium. Les plus couramment employés sont le chlorure de potassium (KCl), le sulfate de potassium (K2SO4 ), le patentkali (sulfate double de potassium et de magnésium) et le nitrate de potassium (KNO3, engrais binaire). 42

42 4) Principaux engrais potassiques 43

43 5) Choisir un engrais Fertilisation efficace : o quantité suffisante d éléments minéraux o au meilleur moment o épandage correct o utiliser des engrais de bonne qualité 44 Les principaux éléments de choix d un engrais sont : o sa composition chimique o la forme sous laquelle il se présente (granulé, en poudre, en solution).

44 Rappel Deux principales formes chimiques de l azote contenu dans les engrais minéraux : les nitrates (NO3-) et l azote ammoniacal (NH4+) Nitrates directement utilisables par les plantes Azote ammoniacal doit être nitrifié pour être utilisé Exercice La pomme de terre préfère les sols acides et le colza consomme beaucoup de soufre. 1. En tenant compte de ces particularités, choisissez dans le tableau diapo 30 un engrais azoté qui puisse convenir à ces deux cultures. 2. Dans quel cas ne faut-il cependant pas employer cet engrais? 45

45 5) Choisir un engrais Engrais phosphaté efficace = libère rapidement le phosphore dans la solution du sol. Dépend de la solubilité : plus un engrais phosphaté est soluble, plus le phosphore est disponible pour les plantes et plus il est efficace. Produits commercialisés : des phosphates solubles aux phosphates insolubles solubilité décroissante correspondant à une efficacité moindre. Très important de pouvoir identifier les formes sous lesquelles le phosphore de l engrais se trouve. En général, seule indication dont on dispose concerne le réactif utilisé pour mesurer la solubilité. 46 Il faut donc savoir l interpréter!

46 5) Choisir un engrais -P2O5 soluble dans l eau...p2o5 dont l action est la plus rapide -P2O5 soluble dans le citrate d ammonium neutre...p2o5 avec une action rapide -P2O5 soluble dans l acide citrique...p2o5 qui agit lentement -P2O5 soluble dans les acides minéraux...p2o5 qui agit très lentement - P2O5 soluble dans l acide formique...p2o5 qui agit encore plus lentement 47

47 5) Choisir un engrais 48

48 5) Choisir un engrais Engrais phosphatés SOLUBLES Action rapide - soluble dans l'eau - soluble dans le Citrate d'ammonium neutre Engrais: - Super 45 - Phosphate d'ammoniaque ou Engrais phosphatés moyennement SOLUBLES Action lente - solubles dans le Citrate d'ammonium de Joulie et de Pétermann - solubles dans l'acide citrique Engrais: - Scories 10 (40% CaO) Engrais phosphatés très peu SOLUBLES Action très lente - solubles dans l'acide formique à 2% Engrais: - Phosphates naturels 25% mini de P2O5 (45 à 50% CaO) 49

49 5) Choisir un engrais 50 Influence de l acidité naturelle des sols: Plus un sol est acide, plus il est capable de dissoudre rapidement les engrais phosphatés.

50 5) Choisir un engrais D après les normes françaises, les scories Thomas doivent pouvoir passer à 96 % minimum dans un tamis d une maille de 0,630 mm et à 75 % dans un tamis d une maille de 0,160 mm. À votre avis, pourquoi les normes françaises fixent-elles ces exigences? 51

51 5) Choisir un engrais Tous solubles dans l eau Apport de potassium sous forme d ions K+ Le choix est essentiellement fondé sur l intérêt ou le risque d apporter l ion accompagnateur : SO42- ou NO3- ou Cl- ou Mg2+ Le chlorure de potassium est le plus utilisé. Il convient à tous les sols et à la plupart des cultures. Le sulfate de potassium, plus cher, est recommandé pour les cultures qui ont des besoins importants en soufre (cultures maraîchères, arboriculture). Le patentkali est intéressant pour sa richesse en magnésium. 52

52 5) Choisir un engrais 53

53 6) Autres engrais minéraux Prendre en compte les éléments secondaires et oligoéléments Carences possibles car lixiviation et exportations Exemple du soufre : o Peut être dissous et lixivié à la faveur d un hiver trop humide. o Risque plus ou moins important selon les types de sol : élevé dans les sols superficiels caillouteux ou sableux ou dans les sols argilo-calcaires où la minéralisation est lente, minime dans les terres argileuses et les limons. Contenus dans les engrais vus précédemment ou engrais spécifiques : sulfate de magnésium, sulfate de fer, sulfate de manganèse, acide borique, molybdate de sodium... 54

54 55

55 7) Engrais organiques Les engrais composés organiques doivent contenir au moins 3 % de l un des éléments N, P2O5 ou K2O ou la somme de ces trois éléments doit être supérieure à 7 %. 56

56 8) Amendements organiques 57

57 8) Amendements organiques La teneur maximale en un des éléments majeurs, N, P2O5 ou K2O est de 3 %. La somme des trois teneurs doit être inférieure à 7% du produit brut. Ces valeurs sont seulement indicatives. 58

58 8) Amendements organiques On considère que le calcium, le magnésium et le potassium de tous les engrais de ferme, ainsi que le phosphore des fumiers (à l exception de celui de volailles), sont disponibles immédiatement, avec la même efficacité que des engrais minéraux solubles. Le phosphore des lisiers et des purins est dégradé plus lentement. On applique alors un coefficient (0,65 pour les volailles et 0,85 pour les porcs et les bovins) pour comptabiliser les apports. Une partie de l azote est utilisable par les cultures dans l année qui suit l épandage. effet direct estimé par un coefficient relativement variable, de 0,2 à 0,7 (exemple: 0,3 pour un fumier de bovin). 59 effet indirect : surcroît de minéralisation, les années suivantes, fonction de la nature, des quantités et de la fréquence des apports de matière organique.

59 Exercice 60

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