Engrais

Les engrais sont des substances, le plus fréquemment des mélanges d'éléments minéraux, conçues pour apporter aux plantes des compléments d'éléments nutritifs, de manière à perfectionner leur croissance, ainsi qu'à augmenter le rendement et la qualité des cultures. L'action consistant à apporter un engrais se nomme la fertilisation. Les engrais font partie, avec les amendements, des produits fertilisants. La fertilisation se pratique en agriculture et lors des activités de jardinage. Les engrais furent utilisés dès l'Antiquité, où on ajoutait au sol, de façon empirique, les phosphates des os, calcinés ou non, l'azote des fumures animales et humaines, le potassium des cendres.

Histoire et rôle

Pour accomplir le processus de leur vie végétative, les plantes ont besoin d'eau, de près de vingt éléments nutritifs qu'elles trouvent sous forme minérale dans le sol, de dioxyde de carbone (CO₂) apporté par l'air, et d'énergie solaire indispensable à la synthèse chlorophyllienne.

Les Égyptiens, durant des milliers d'années, ont utilisé les riches limons apportés par le Nil pour enrichir et entretenir les sols.

Divers amendements ont été utilisé dans le monde, des poissons enterrés sous le maïs en Amérique du Nord, les excréments humains et animaux.

Puis, avec l'avènement de l'industrie chimique, charbonnière et pétrolière au 19ème siècle, sont apparues des formes chimiques de plus en plus «pures» des éléments de base (NPK). Ces engrais chimiques, en dépit de leurs effets immédiats sur la croissance, n'ont pas forcément été aisément acceptés : par exemple, en 1858, dans le nord de la France, la presse locale rapportait qu'à l'approche des semailles «les agriculteurs sont harcelés par des marchands d'engrais qui prétendent que leurs concentrés chimiques sont plus efficaces que le fumier. La Société impériale d'agriculture, qui a effectué des essais, met en garde contre ces engrais concentrés, qui ne sauraient selon elle remplacer le fumier.» ^[1]

Les engrais doivent apporter, en justes proportions :

• des éléments de base, azote (N), phosphore (P), potassium (K) ; on parle des engrais de type NPK si les trois sont associés. Sinon, on parle aussi de N, NP, NK, PK;
• des éléments secondaires, calcium (Ca), soufre (S), magnésium (Mg),
• des oligo-éléments, tels que le fer (Fe), le manganèse (Mn), le molybdène (Mo), le cuivre (Cu), le bore (B), le zinc (Zn), le chlore (Cl), le sodium (Na), le cobalt (Co), le vanadium (V) et le silicium (Si).

Ces éléments secondaires se trouvent généralement en quantité suffisante dans le sol, et ne devraient être ajoutés qu'en cas de carence, la majorité devenant toxiques, à faible dose, au delà d'un seuil variant selon les éléments, certaines synergies entre éléments, et selon le pH du sol.

Les plantes ont besoin de quantités assez importantes des éléments de base, les macro-éléments. L'azote, le phosphore et le potassium sont par conséquent les éléments qu'il faut ajouter le plus fréquemment aux sols pauvres ou épuisés par des récoltes intensives, et se succédant sans jachère.

• l'azote contribue au développement végétatif de l'ensemble des parties aériennes de la plante. Il est profitable à la plantation, au printemps, lors de la pousse de la végétation, ainsi qu'aux légumes feuillus, mais il convient de le distribuer sans excès car cela se ferait au détriment du développement des fleurs, des fruits ou des bulbes. On trouve de l'azote dans le sang séché, dans les tontes de gazon ou dans le purin d'orties. Sous forme chimique (ion NO₃- dit «nitrate»), il est spécifiquement soluble dans l'eau, et peut alors être à l'origine de pollution azotée.
• le phosphore renforce la résistance des plantes et contribue au développement des racines. Le phosphore se retrouve dans la poudre d'os ou dans les fientes. En excès, il est un facteur d'eutrophisation de l'eau. Les engrais phosphorés chimiques peuvent contenir des radio-nucléides et du cadmium résiduel.
• le potassium contribue à faciliter la floraison et le développement des fruits. Le potassium se trouve dans la cendre de bois, qui peut d'autre part contenir des métaux lourds, ou des radionucléides dans certaines régions.

Le trio «NPK» forme la base de la majorité des engrais vendus aujourd'hui. L'azote est principal d'entre eux, et le plus controversé à cause du phénomène de lessivage, lié la forte solubilité des nitrates dans l'eau. Selon le procédé Haber-Bosch, un pour cent de l'énergie consommée par les humains produit de l'ammoniac, qui apporte la moitié de l'azote indispensable à l'agriculture.

La chaux calcique est un amendement agricole et une source de calcium. La chaux dolomitique apporte du calcium et du magnésium. Le soufre est le plus souvent présent en quantité suffisante dans le sol.

Types

Les engrais peuvent être de trois types : organiques, minéraux et organo-minéraux.

Engrais organiques

Les engrais organiques sont le plus souvent d'origine animale ou végétale. Ils peuvent aussi être synthétisés, comme l'urée.

Les premiers sont typiquement des déchets industriels, tels que des déchets d'abattoirs : sang desséché, corne torréfiée, déchets de poissons, boues d'épuration des eaux. Ils sont intéressants pour leur apport en azote à décomposition assez lente, et pour leur action facilitant la multiplication rapide de la microflore du sol, mais n'enrichissent guère le sol en humus stable.

Les seconds peuvent être des déchets végétaux : résidus verts, compostés ou pas, et ils peuvent être constitués aussi de plantes cultivées particulièrement comme engrais vert, ou préparées dans ce but, comme le purin d'ortie, ou les algues. Ce sont aussi des sous-produits de l'élevage, tels que les fumiers, composés pour la majorité de litière végétale et de déjections; celles-ci ne sont pas des matières animales, mais des végétaux plus ou moins digérés : lisier, fientes, etc.

Le principe de l'engrais vert reprend la pratique ancestrale qui consiste à enfouir les mauvaises herbes. Elle s'appuie sur une culture intercalaire, enfouie sur place. Lorsqu'il s'agit de légumineuses, telles que la luzerne ou le trèfle, on obtient, en plus, un enrichissement du sol en azote assimilable, car leur dispositif radiculaire associe des bactéries, du genre Rhizobium, capables de fixer l'azote atmosphérique. Pour rendre cette technique plus efficace, on sème les graines avec la bactérie préalablement associée.

Engrais minéraux

Les engrais minéraux sont des substances d'origine minérale, produites par l'industrie chimique, ou par l'exploitation de gisement naturels de phosphate et de potasse.

L'industrie chimique intervient en particulier dans la production des engrais azotés, passant par la synthèse de l'ammoniac à partir de l'azote de l'air, moyennant un apport important d'énergie, apportée par le gaz naturel (cette synthèse produit aussi l'hydrogène). De l'ammoniac sont dérivés l'urée et le nitrate. Elle intervient aussi dans la fabrication des engrais complexes, qui sont constitués de sels résultant de la réaction d'une base avec un acide. Les engrais composés peuvent être de simples mélanges, quelquefois réalisés par les distributeurs, coopératives ou négociants. On nomme ces mélanges du Bulk Blending.

On peut distinguer les engrais simples, ne contenant qu'un seul élément nutritif, et les engrais composés, qui peuvent en contenir deux ou trois. L'appellation des engrais minéraux est normalisée, par la référence à leurs trois composants principaux : NPK. Les engrais simples peuvent être azotés, phosphatés ou potassiques. Les engrais binaires sont notés NP ou PK ou NK, les ternaires NPK. Ces lettres sont le plus souvent suivies de chiffres, représentant la proportion respective de ces éléments. Les engrais chimiques produits industriellement contiennent une quantité minimale garantie d'éléments nutritifs, et elle est indiquée sur le sac.

A titre d'exemple, la formule 5-10-5 indique la proportion d'azote (N), de phosphore (P) et de potassium (K) présente dans l'engrais, soit 5 % de N, 10 % de P₂O₅ et 5 % de K₂O.

• L'apport azoté est exprimé en azote N et est apporté sous forme de nitrate NO₃, d'ammoniaque NH₄ ou d'urée. Les contraintes d'entreposage de la forme nitrate incitent les distributeurs d'engrais à se tourner vers des formes ammoniacales uréïques.
• Le phosphore est exprimé sous la forme P₂O₅, mais est apporté sous forme de phosphates de calcium ou d'ammonium.
• Le potassium est exprimé sous la forme K₂O, mais est apporté par du chlorure, du nitrate et du sulfate de potassium.

Engrais organo-minéraux

Les engrais organo-minéraux résultent du mélange d'engrais minéraux et d'engrais organiques. Les matières organiques azotées représentent le plus souvent 25 à 50 % des produits finis. Les autres constituants du fertilisant, sels simples et minéraux, apportant N. P. K. sous des formes appropriées, sont dilués dans les matières organiques.

Composition

Voici une liste de quelques exemples d'engrais simples.

• l'urée (46% d'azote), le sulfate d'ammoniaque (SA, 21% d'azote), l'ammonitrate (AN, 33.5% d'azote) et le nitrate de chaux (CAN/NAC, jusqu'à 27% d'azote) ne contiennent que de l'azote (N) ;
• le superphosphate simple (SP, 18% de phosphore) ou le superphosphate triple (TSP, 46% de phosphore) ne contiennent que du phosphore (P₂O₅)
• le chlorure de potassium (60% de potassium) ne contient que de la potasse (K₂O). Le sulfate de potassium (SOP, 50% de K₂O) contient aussi 18% de soufre.

Parmi les autres engrais courants qui, hormis les éléments nutritifs principaux, contiennent du soufre (S) on peut citer les engrais simples : sulfate d'ammoniaque, SA, qui contient 24% de soufre, et le SSP qui en contient 12%.

Quelques exemples d'engrais composés

• le phosphate diammonique contient à la fois N et P. Les formules les plus courantes sont le 18-46-0 et le 20-20-0.
• le nitrate de potassium contient à la fois N et K.

Application

Généralement, les engrais sont incorporés au sol, mais ils peuvent aussi être apportés par l'eau d'irrigation. Cette dernière technique est employée autant pour les cultures en sol, respectant les traditions, que hors sol, sur un substrat plus ou moins inerte, tel que terreau, tourbe, laine de roche, perlite, vermiculite, etc. Une autre technique spécifique, la culture hydroponique, sert à nourrir les plantes avec ou sans substrat. Les racines se développent dans une solution nutritive, eau plus engrais, qui circule à leur contact. La composition et la concentration de la solution nutritive doivent être constamment réajustées.

Occasionnellemen, une partie de la fertilisation peut être réalisée par voie foliaire, par pulvérisation. En effet, les feuilles sont capables d'absorber des engrais, s'ils sont solubles, et si la surface de la feuille reste humide assez longtemps. Cette absorption reste cependant limitée en quantité. Ce sont par conséquent plutôt les oligo-éléments qui peuvent être ainsi apportés, compte tenu des faibles quantités nécessaires aux plantes.

Sur des sols acides, on peut procéder au chaulage pour augmenter le pH. Cette mesure augmente l'efficacité des engrais en facilitant l'assimilation par les plantes des éléments nutritifs présents dans le sol.

Les engrais doivent être utilisés avec précaution. Il est le plus souvent suggéré

• d'éviter les excès, car au-delà de certains seuils les apports supplémentaires, non seulement n'ont plus aucun intérêt économique, mais qui plus est , risquent d'être toxiques pour les plantes, en particulier en oligo-éléments, et de nuire à l'environnement;
• de maîtriser leurs effets sur l'acidité du sol;
• de tenir compte des interactions envisageables entre les éléments chimiques;
• de tenir compte des limites imposées par les autres facteurs de production.

Dose

La dose d'engrais est la quantité d'engrais à apporter pour une certaine surface, ou à un certain nombre de plantes. Parfaitement, la quantité apportée devrait :

• être suffisante pour couvrir les besoins des plantes, de manière à garantir le rendement, la qualité, le taux de croissance, ou alors la beauté, souhaités,
• sans cependant les excéder, de manière à limiter le coût de la fertilisation, mais aussi l'impact environnemental. Une dose trop élevée peut aussi endommager une culture.

Les jardiniers ont pour habitude de dire que l'excès d'engrais se montre pire que son manque. Selon les plantes et végétaux, l'apport devra être plus ou moindre et se présenter sous une forme optimale.

L'utilisateur de fertilisants se fiera fréquemment à la notion de dose recommandée

La dose recommandée est la dose d'application suggérée par les instituts de recherche agricoles, publics ou privés, certaines associations ou ONG, ou par les entreprises de commercialisation. Elle va être donnée en termes de nombre de sacs à utiliser, avec indication des proportions NPK contenues dans un sac, ou, directement en termes de quantité de chaque élément à apporter par hectare, ou en quantité à apporter par plante.

Les doses recommandées fluctuent selon la culture, de la variété utilisée, du type de sol, du climat, etc.

Quel est le moyen le plus simple de calculer la quantité des éléments nutritifs contenue dans un sac d'engrais?

Le moyen le plus simple est de diviser les nombres imprimés sur le sac de 50 kg par 2 et ceux marqués sur le sac de 25 kg par 4. Ainsi dans un sac de 50 kg dont la formule est 15-5-20, nous aurons les quantités suivantes d'éléments nutritifs :

15/2 : 7.5 kg N (quantité d'azote)

5/2 : 2.5 kg P₂O₅ (quantité de phosphate)

20/2 : 10 kg K₂O (quantité de potassium)

Au total 20 kg d'élément pour un sac de 50 kg d'engrais.

Quelques exemples :

1. La recommandation est : application de 60 kg N par hectare sous forme d'urée, qui contient 45% de N. Combien de sacs prévoir?

46 divisé par 2 est identique à 23 : la division par 2 correspond au poids du sac : 50 kg. Chaque sac contient par conséquent 23 kg d'azote.

60 divisé par 23 est identique à 2.6. Ainsi, environ deux sacs et deux tiers d'un sac du produit sont indispensable pour couvrir un hectare

2.6 sacs*50 kg : un total de 130 kg d'urée, doit être appliqué par hectare.

2. Quelle quantité d'urée utiliser pour un champ de 500 m² ?

Si la superficie du champ est de 500 m² la quantité requise d'urée est un vingtième de celle requise pour un hectare soit 6½ kg (pour rappel, un hectare mesure 100m * 100m, et représente 10.000 m²).

3. Lorsqu'il est recommandé d'utiliser un engrais 60-30-30, que se passe-t-il si vous utilisez un engrais 15-15-15 ?

Si vous utilisez seulement cet engrais, vous appliquerez

• soit deux fois trop de phosphore et de potassium (perte économique et risque pour l'environnement)
• soit uniquement la moitié d'azote indispensable (d'où carence)

Dans ce cas

• soit achetez un engrais 60-30-30 pour fertiliser votre culture
• soit n'appliquez que la moitié sous forme d'engrais 15-15-15, et achetez un autre engrais ne contenant que de l'azote simple.

Effets sur l'environnement et la santé

L'utilisation des engrais entraîne deux types de conséquences qui peuvent comporter des risques sanitaires (atteinte à la santé de l'homme) ou des risques environnementaux (dégâts sur les écodispositifs).

Le risque sanitaire le plus connu est celui relatif à la consommation d'eau riche en nitrate, résultant de la fertilisation azotée, par le nourrisson.

Le risque environnemental le plus cité est celui de la pollution de l'eau potable ou de l'eutrophisation des eaux, quand les engrais, organiques ou minéraux, répandus en trop grande quantité comparé aux besoins des plantes ainsi qu'à la capacité de rétention des sols, qui dépend surtout de sa texture, sont entraînés vers la nappe phréatique par infiltration, ou vers les cours d'eau par ruissellement.

D'une façon plus générale, les conséquences de l'utilisation des engrais, qui peuvent comporter des risques et qui sont soumises à la critique, sont les suivantes :

• effets sur la qualité des sols, leur fertilité, leur structure, l'humus et l'activité biologique;
• effets sur l'érosion;
• effets liés au cycle de l'azote ainsi qu'à la toxicité des nitrates dans l'eau potable;
• effets liés à la dégradation des engrais inutilisés, qui émettent des gaz à effet de serre, oxydes d'azote NO₂ et N₂O₄, dans l'atmosphère;
• effets liés au cycle du phosphore;
• effets liés aux autres éléments nutritifs : potassium, soufre, magnésium, calcium, oligo-éléments;
• effets liés à la présence de métaux lourds : cadmium, arsenic, fluor, ou d'éléments radioactifs, significativement présents dans les phosphates, et dans les lisiers de porc par les métaux lourds;
• effets sur les parasites des cultures;
• eutrophisation des eaux douces et marines;
• effets sur la qualité des produits;
• pollution émise par l'industrie de production des engrais;
• utilisation d'énergie non renouvelable;
• épuisement des ressources minérales;
• effets indirects sur l'environnement, par la mécanisation pour l'agriculture intensive, et les épandages.

Consommation mondiale

Entre 1972 et 1992, l'utilisation mondiale d'engrais est passée de 73, 8 à 132, 7 millions de tonnes. Au Canada, l'utilisation des engrais est passée de près d'un million de tonnes en 1960 à à peu près quatre millions de tonnes en 1985, alors que le pourcentage des terres ayant reçu des engrais est passé de 16% en 1970 à 50% en 1985. ^[2]

La consommation mondiale d'engrais s'est élevée à 141, 4 millions de tonnes en 1999 (source FAO). Les principaux pays consommateurs sont les suivants (en millions de tonnes de nutriments)  :

Consommation des engrais

Pays	Millions de tonnes
Chine	55.69
États-Unis	19, 9
Inde	18, 4
Brésil	5, 9
France	4, 8
Allemagne	3, 0
Pakistan	2, 8
Indonésie	2, 7
Canada	2, 6
Espagne	2, 3
Australie	2, 3
Turquie	2, 2
Royaume-Uni	2, 0
Viêt Nam	1, 9
Mexique	1, 8

Notes et références

Liens externes

• Graphe : Consommation d'engrais dans le monde (ONU)
• Rapport GEO 3
• Conseils pour le choix de l'engrais
• Fumure en arboriculture fruitière

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