Fertilisation

La fertilisation est le processus consistant à apporter à un milieu de culture, tel que le sol, les éléments minéraux nécessaires au développement de la plante.



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Fertilisation - Technique culturale

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Définitions :

La fertilisation est le processus consistant à apporter à un milieu de culture, tel que le sol, les éléments minéraux nécessaires au développement de la plante. Ces éléments peuvent être de deux types, les engrais et les amendements. La fertilisation est pratiquée soit en agriculture, en jardinage et aussi en sylviculture.

Les objectifs finaux de la fertilisation sont d'obtenir le meilleur rendement envisageable compte tenu des autres facteurs qui y concourent (qualité du sol, climat, apports en eau, potentiel génétique des cultures, moyens d'exploitation), mais aussi la meilleure qualité, et ce, au moindre coût. En outre (spécifiquement en agriculture durable) s'y ajoute l'objectif de préservation de la qualité de l'environnement.

Les besoins des plantes

Pour se développer, les plantes utilisent de l'eau, de la lumière, du carbone, de l'oxygène et des éléments minéraux.

Les besoins de la plante évoluent au cours de son développement. Aux stades où ils sont nécessaires, les éléments minéraux doivent pouvoir être prélevés par la plante dans le sol. Ils doivent être disponibles en quantités suffisantes et sous une forme disponible. Si les éléments ne sont pas disponibles au moment indispensable, la croissance de la plante sera limitée et le rendement final plus faible.


Dans le cas d'une plante se développant sur place et non récoltée, les éléments minéraux sont prélevés au cours de la croissance de la plante, mais restitués au sol quand la plante meurt. Il n'y a par conséquent pas réellement de pertes d'éléments minéraux.
En revanche, lors de la culture d'une espèce à fins agricoles, une partie de la plante n'est pas restituée au champ (par exemple les grains du blé, voir la presque totalité de la plante dans le cas du maïs ensilage). Toute une partie des éléments minéraux prélevés dans le sol, ne le réintègrent pas, et ne sont ainsi pas disponibles pour la culture suivante. Les éléments nutritifs manquant pour les cultures ultérieures peuvent être apportés sous forme de produits fertilisants.

Pour garantir à la fois une disponibilité suffisante pour la plante, et ne pas apporter plus que indispensable (perte financière et risque écologique), il est utile de connaître précisément le montant exporté (c'est-à-dire utilisé) par la plante. C'est ce qu'on nomme un bilan d'exportation. Le montant exporté par la plante peut être totalement compensé, par apport sous forme de fertilisant.

L'azote

L'azote joue un rôle essentiel dans le métabolisme des plantes. C'est le constituant numéro un des protéines, composants essentiels de la matière vivante. Il s'agit par conséquent d'un facteur de croissance, mais également de qualité (teneur en protéines des céréales par exemple).

Les plantes, à l'exception des légumineuses (luzerne, trèfle, petit pois... ), ne peuvent pas absorber l'azote sous sa forme gazeuse. L'azote devra par conséquent être apporté par les fertilisants. Par contre, il ne sera pas indispensable d'apporter des engrais azotés aux légumineuses.

Dans le sol, l'azote se trouve sous forme organique (humus) ou minérale (ammonium NH4+, nitrate NO3-). L'azote organique provient des résidus des récoltes précédentes, d'engrais organiques, et doit être transformé par les bactéries présentes dans le sol en nitrates pour être utilisable par les plantes; c'est ce qu'on nomme la minéralisation. La majeure partie de la nutrition azotée des plantes est assurée par les nitrates.

L'azote sous forme d'ions nitrate, est un élément particulièrement soluble, peu retenu par le sol. Apporté en trop grande quantité, l'excédent est lessivé (dissous, puis emporté par l'eau circulant dans le sol) et par conséquent perdu pour la plante. L'azote doit par conséquent être apporté, dans la mesure du possible, juste avant son absorption par la plante, afin d'éviter le lessivage vers la nappe phréatique. D'autre part, l'excès d'azote par temps froid et couvert, entraîne l'accumulation des nitrates dans la plante (par exemple, dans les pommes de terre). Or l'excès de nitrate dans le tissu végétal est néfaste pour la santé.

Ces particularités expliquent que son apport soit le plus souvent annuel, ou alors fractionné.

Voir aussi Fixation biologique de l'azote | Cycle de l'azote

Le potassium

Le potassium n'est pas particulièrement mobile dans la plante. Il joue un rôle essentiel dans l'absorption des cations, dans l'accumulation des hydrates des protéines, le maintien de la turgescence de la cellule et la régulation de l'économie en eau de la plante. C'est aussi un élément de résistance des plantes au gel, à la sécheresse ainsi qu'aux maladies. Il est essentiel pour le transfert des assimilats vers les organes de réserve (bulbes et tubercules). Pour ces raisons, il est spécifiquement important pour les cultures de type pomme de terre, betteraves

Le potassium dans le sol se trouve seulement sous forme minérale. Il provient soit de la décomposition de la matière organique et des minéraux du sol, soit des engrais.

Pour certains minéraux, la quantité présente dans le sol doit être supérieure à la quantité nécessaire ; en effet ils peuvent être présent dans le sol, mais non disponibles pour tout autant pour la plante. Le potassium est principalement retenu par l'humus ou l'argile (dans certains sols, il pourra par conséquent être perdu en quantité importante par drainage).

Le potassium est fréquemment apporté en une seule fois, de façon irrégulière, en grande quantité, car il est stocké par le sol et libéré progressivement.

Les plantes particulièrement strictes en potassium sont la betterave ou la pomme de terre, tandis que des plantes peu strictes sont le blé tendre, le blé dur, l'orge.

Le phosphore

Le phosphore intervient dans les transferts énergétiques (ATP), dans la transmission des caractères héréditaires (acides nucléiques), la photosynthèse et la dégradation des glucides. Cet élément est essentiel pour la floraison, la nouaison, la précocité, le grossissement des fruits et la maturation des graines.

Il se trouve dans le sol sous trois formes :

  • une forme accessible, liée au complexe argilo-humique par le calcium et le magnésium
  • une forme combinée : il est immobilisé, en partie, par les hydroxydes d'aluminium et de fer dans les sols acides (dans ce cas, il est indispensable de chauler le sol pour le libérer)
  • une forme insoluble : en sol calcaire, le phosphore peut être sous forme de phosphates de calcium, dont certains sont insolubles.

Seul le phosphore du complexe argilo-humique est rapidement disponible (0.2 à 1 kg de P2O5 par hectare). C'est par conséquent un élément peu mobile dans le sol. Pour cette raison, il est préférable de le placer exactement à l'endroit où les racines le prélèvent. Les risques de drainage sont particulièrement limités.

Les mycorhizes jouent fréquemment un rôle essentiel dans l'absorption du phosphore par la plante. Ces dernières en sécrétant des enzymes sont capables d'absorber un phosphore fixé par le sol (forme non assimilable par la plante directement) pour le transmettre ensuite à la plante en contrepartie de sucres provenant de la photosynthèse (symbiose racinaire). Les sols cultivés sont de moins en moins pourvus de mycorhizes (travail du sol, assolement, fongicides, ... ). Phosphore/mycorhize

Les plantes particulièrement strictes en phosphore sont la betterave, la pomme de terre, le colza, la luzerne. Les plantes peu strictes sont le blé tendre, le maïs grain, le soja, le tournesol, l'avoine, le seigle. Certains stades sont plus sensibles au manque de phosphore que d'autres : le stade de tallage pour les céréales, le stade de 4 à 10 feuilles pour le maïs par exemple.

Le magnésium

Le magnésium est un constituant de la chlorophylle et joue par conséquent un rôle important dans la photosynthèse. Cependant, il est en particulier conçu pour perfectionner la structure du sol (et non pas tant à «nourrir» la plante). Il est plutôt apporté sous forme d'amendements.

Le calcium

Le calcium est en particulier conçu pour perfectionner la structure du sol (et non pas tant à «nourrir» la plante). Il est plutôt apporté sous forme d'amendement tandis que pour la plante il a deux principaux rôles : rôle de structure et rôle métabolique.

Le soufre

Le soufre est indispensable à la croissance des plantes. Il est un constituant des acides aminés. Il joue un rôle essentiel dans le métabolisme des vitamines. L'alimentation des plantes en soufre s'effectue principalement à partir des sulfates, les racines absorbant les ions SO4 présents dans le sol. Il est responsable de l'odeur et de la saveur de certaines plantes (ail, oignon, chou).

Le soufre est en particulier utile à certaines cultures comme les crucifères (colza, choux, moutarde), les liliacées (ail, poireau, oignon). On insiste souvent sur l'obligation de respecter un rapport entre S et N à tout moment du cycle végétatif. A titre d'exemple, pour l'orge, le rapport S/N recommandé est de 1 pour 3 pour la plante complète et 1 pour 4 pour le grain. Pour le blé, ces deux rapports sont de 1 pour 2, 5. Pour le colza, le rapport est de 1 pour 0, 8 pour la plante entière, et de 1 pour 0, 9 pour le grain (le colza est une plante spécifiquement riche en soufre).

D'une façon générale, le soufre n'est que peu fixé dans les sols ; il peut par conséquent y avoir risque de perte par drainage. Le soufre peut être apporté par le fumier (en moyenne 1, 25 unité de SO3 par tonne), ou des engrais minéraux, tels que le sulfate d'ammoniaque (60 % de SO3), le superphosphate de chaux simple (plus de 27 % de SO3) et le sulfate de potasse (45 % de SO3).

Le soufre est exprimé en SO3 (anhydride sulfurique) sur les étiquettes d'engrais conformément à la réglementation. Même si la majorité du soufre apporté aux cultures l'est sous forme sulfate (SO4--), il existe d'autres formes de soufre comme le thiosulfate ou le soufre minéral (S). Seule la forme Sulfate est directement assimilable par la plante et soluble dans la solution du sol. Les autres formes devront s'oxyder sous l'effet des bactéries du sol pour se rendre biodisponible, elles auront des propriétés agronomiques différentes (effet réducteur, action acidifiante, ... ). différentes formes de soufre

Le chlore

Le chlore est reconnu comme indispensable aux plantes à des degrés divers. Si pour certaines plantes, sa teneur suffisante est particulièrement basse, ce qui en fait un oligo-élément, pour d'autres il représente un élément majeur (en particulier des plantes adaptées aux zones côtières). Parmi les plantes cultivées, ce cas se rencontre chez le cocotier, palmier tropical qui a besoin de grosses quantités de chlore pour assurer le bon fonctionnement de ses stomates. Le chlore n'est pas un élément fixé dans le sol, mais il arrive en permanence sur les plantes et sur le sol par les aérosols, d'autant plus qu'on est proche de la mer. Il est apporté aussi par des engrais tels le chlorure de potassium, ou alors même le sel marin (chlorure de sodium) épandu occasionnellementdans les cocoteraies.

Les oligo-éléments

Les oligo-éléments sont plus rarement apportés. Il peut quelquefois cependant exister des carences spécifiques, suivant les types de sol ou de la composition des aérosols. A titre d'exemple, de nombreuses forêts auvergnates souffrent d'un manque de bore. On a vu le cas du chlore, qui peut être soit un oligo-élément soit un élément majeur (par exemple chez le cocotier). Il existe au sein de l'agriculture mondiale des exemples de carences en cuivre, en zinc, en fer (lorsque le fer est bloqué dans les sols particulièrement calcaires), en manganèse, en bore (déjà cité).

Le bilan d'import-export des éléments nutritifs

En agriculture, un bilan nutritif est la différence existant entre la quantité d'éléments nutritifs apportée par la matière organique (après minéralisation) et les engrais et la quantité d'éléments nutritifs retirée par la culture ou perdue, par exemple par l'érosion ou le drainage. Un calcul particulièrement précis du bilan est complexe à établir, d'autant plus qu'il doit tenir compte d'un objectif de rendement qui ne sera pas nécessairement respecté, mais un calcul approximatif peut suffire pour indiquer si la quantité d'engrais appliquée est trop faible ou trop élevée.

Pour éviter l'appauvrissement des sols, il est indispensable de compenser les prélèvements faits par la culture et les pertes dues par exemple au lessivage.

En pratique, un bilan global consiste à estimer, le plus exactement envisageable, le montant indispensable pour assurer le niveau de récolte souhaité et le montant théoriquement disponible. La balance de ces deux valeurs indique le niveau de fertilisation à apporter. En résumé, l'agriculteur cherche à apporter ni trop, ni pas suffisament.

Le bilan d'exportation

Le bilan d'exportation consiste à estimer, le plus exactement envisageable, la quantité d'un élément utilisé par une culture, et non restituée au sol. C'est une technique qui est parfois utilisée dans les différents types d'agriculture durable (telle que l'agriculture raisonnée ou l'agriculture biologique) comme dans l'agriculture classique.

A titre d'exemple, pour une récolte de blé, on estime la quantité d'azote contenu dans chaque quintal de grain, pour une récolte d'ensilage de maïs, il s'agit de la quantité contenue dans une tonne de matière sèche de plante récoltée.

Ainsi, on peut, par exemple, estimer que le blé nécessite à peu près 3 kg d'azote par quintal de grains produit. Pour un champ de blé donnant un rendement de 80 quintaux par hectare, on évalue par conséquent la quantité totale d'azote indispensable par hectare à 3*80 = 240 unités d'azote. Ce montant forme un maximum de ce qui doit être apporté sous forme d'azote.

Ce montant de 3 kg d'azote par unité de production, est bien bien entendu différent pour chaque culture, selon l'espèce, de la variété et de l'objectif de rendement accessible. Pour le blé par exemple, cette valeur peut fluctuer de 2, 5 à 3, 5 selon les variétés, ce qui peut se traduit par une grosse différence en terme d'apport.

On ajoute aux exportations, le montant perdu par drainage ou pertes gazeuses par exemple.

Le bilan des importations

Il consiste à estimer en début de campagne, le montant qui est ou sera disponible. Il s'agit principalement du reliquat restant de la campagne précédente, des apports issus de la minéralisation (c'est-à-dire la transformation de matière organique en élément minéral disponible), typiquement des apports de fumier, les pailles issues de la précédente culture, les retournements d'anciennes prairies), ou alors les apports par eau d'irrigation.

Bénéfices de la fertilisation

La fertilisation est indispensable pour perfectionner les rendements. Elle doit être correctement évaluée pour se situer à l'optimum économique. Il existe en effet, si on observe l'évolution du rendement selon la dose d'élément fertilisant apportée, un seuil technique au-delà duquel le rendement diminue par effet de toxicité (surdose) et un seuil économique, inférieur au précédent, au-delà duquel le gain supplémentaire ne couvre plus le coût additionnel. Ce seuil est délicat à évaluer car le rendement dépend d'autres facteurs moins bien maîtrisés, surtout en culture de plein champ, comme la pluviométrie.

Néanmoins, un niveau de fertilisation adapté est indispensable pour obtenir le niveau de production permis par le potentiel génétique d'une espèce donnée. Les progrès dans ce domaine se situent en particulier dans les méthodes de diagnostic (analyses des sols, analyses des plantes, par exemple diagnostic foliaire), dans la compréhension des interactions entre les éléments minéraux, le sol et les plantes, et dans les techniques de fertilisation de façon à répondre le plus exactement envisageable, compte tenu des contraintes techniques et économiques, aux besoins des plantes en croissance tout en limitant les effets sur le milieu naturel.

Le développement de la fertilisation a été un des éléments clé de la révolution agricole. Si dans les pays occidentaux, on a certainement atteint un seuil de saturation, le niveau de fertilisation est toujours nettement insuffisant dans la majorité des pays du tiers monde.

Risques écologiques

Une fertilisation excessive, surtout en azote minéral soluble, peut entraîner une pollution des eaux de surface, ou alors des nappes phréatiques.

En surface, azote (nitrates, nitrites) et phosphore (phosphates), qui proviennent aussi des effluents d'élevage, des eaux usées urbaines et des rejets de certaines industries, peuvent provoquer dans les cours d'eau une prolifération d'algues qui, à terme provoque une asphyxie des cours d'eau (plus d'oxygène) et par conséquent entraînerait la «mort» des cours d'eau si faune et flore venaient à disparaître

Voir le cas du du fleuve Saint-Laurent

Matériel utilisé en fertilisation

  • Distributeur d'engrais pendulaire
  • Distributeur d'engrais centrifuge
  • Localisateur d'engrais
  • Localisateur enfouisseur d'engrais
  • Epandeur de fumier
  • Epandeur de fumier Agrospir

Bibliographie

  • Guide de la fertilisation raisonnée, Christian Schvartz, Jean Charles Muller, Jacques Decroux, Septembre 2005
  • Des ressources documentaires mises en ligne gratuitement : [1]

Voir aussi

Recherche sur Amazone (livres) :



Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Fertilisation.
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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 03/05/2009.
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