La fertilisation, lorsqu’elle est équilibrée, consiste à satisfaire les besoins nutritionnels des plantes en complétant l’offre du sol en éléments minéraux tout en améliorant sa fertilité dans des conditions respectant l’environnement.
À ce titre, les matières fertilisantes contribuent à optimiser les propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol, support indispensable au développement des végétaux et à apporter les éléments nutritifs majeurs, secondaires et oligo-éléments nécessaires à leur croissance.
Ainsi, l’intérêt de la fertilisation est double. Elle assure d’une part la fertilité des sols à travers leur richesse en humus et satisfait, d’autre part, le besoin nutritionnel des plantes jusqu’à l’obtention d’une récolte abondante et de qualité compte tenu des autres facteurs qui y concourent : climat, apports en eau, potentiel génétique des cultures et moyens d’exploitation.
LES ÉLÉMENTS CLÉS D'UN SOL FERTILE
Support physique des cultures, un sol fertile doit avoir des propriétés qui assurent le développement des plantes dans un objectif d’optimisation de rendement. Dans une logique d’agriculture durable, ce processus doit s’effectuer tout en réduisant au minimum l’épuisement des réserves d’éléments nutritifs et l’altération des propriétés du sol, qui peuvent entraîner la dégradation des terres, y compris l’érosion du sol.
Véritable pilier de la fertilité du sol, la matière organique, dont le carbone organique est le principal constituant, représente un indicateur essentiel de la qualité des sols et influe sur ses 3 composantes : biologique, physique et chimique.
Propriétés biologiques
Un sol contient environ 5 tonnes de matière vivante par hectare. On compte, de fait, un milliard « d’individus » dans 1 g de sol. Ce dernier n’est donc pas seulement un simple support pour les plantes. C’est un milieu vivant dans lequel se développe une multitude d’organismes appartenant à tous les règnes du vivant (animal, végétal, champignons, bactéries...). Leur abondance, leur diversité et leur activité déterminent ainsi sa fertilité biologique. Tous participent au fonctionnement de la croûte terrestre et permettent de remplir des fonctions essentielles : production de biomasse, stockage de carbone (C), régulation d’espèces nuisibles, dégradation de polluants, cycles biogéochimiques, etc.
À l’échelle du végétal, le système racinaire est un constituant important des organismes vivants dans le sol. Comme les animaux qui ont besoin de bactéries associées à leur système digestif, les plantes vivent avec un cortège de microorganismes sur leurs racines formant ainsi la rhizosphère. Favorable aux microorganismes du sol, elle favorise également l’assimilation des éléments nutritifs et assure un effet tampon protégeant les plantes de l’acidité ou de la sécheresse. Les racines de certaines légumineuses comme le pois, la luzerne, le haricot vert ou encore la lentille vivent en symbiose avec des bactéries qui leur sont spécifiques. Hébergées au niveau des racines dans des nodules visibles à l’œil nu, ces bactéries fournissent à la plante l’azote qu’elles ont capté dans l’air circulant dans le sol. En échange, elles peuvent profiter des sucres que la plante produit lors de la photosynthèse.
Des propriétés physiques
Le sol est un mélange complexe de différents éléments. On recense des roches altérées (cailloux, sables, limons, argiles), de la matière organique vivante ou morte, du gaz, de l’eau et des minéraux solubles, le tout constitué au fil du temps en fonction du climat, de la roche mère, de la topographie et des organismes vivants. Mais au-delà de ses constituants, un sol est principalement défini par sa texture (proportion de sable, limon, argile) et par sa structure (taille et organisation des particules entre elles), qui influent sur toutes les autres.
De la texture et de la structure d’un sol vont dépendre ses principales propriétés : porosité, aération, perméabilité, rétention d’eau. La forme, la taille et la disposition des particules qui caractérisent la structure du sol doivent être à la fois poreuses et stables pour favoriser l’activité biologique et la croissance des systèmes racinaires des plantes. La porosité conditionne non seulement la circulation de l’air et de l’eau, mais aussi celle de certains animaux dans le sol. Maximale dans les sols à structure particulaire, elle est minimale dans les sols à structure compacte. Idéalement, l’espace poral total devrait représenter 50% du volume du sol. La stabilité du sol, quant à elle, sera déterminée par le complexe argilo-humique (CAH) qui associe les particules d’argile à l’humus par la présence et l’action de calcium.
Des propriétés chimiques
Cette notion fait référence à la nutrition minérale des végétaux à travers la teneur et la biodisponibilité des éléments nutritifs ainsi que le bon fonctionnement des mécanismes de fixation et de leur échange. Elle se caractérise, entre autres, par son potentiel hydrogène (pH) et sa capacité d’échanges cationiques (CEC).
Dans le choix des pratiques de fertilisation, le pH, en fonction des cultures mises en place, est un des premiers facteurs décisionnels quant à la nécessité d’effectuer ou non le chaulage. L’abaissement important du pH dans les sols contribue à rendre de plus en plus solubles certains composés minéraux, dont l’aluminium. Cet élément peut devenir toxique lorsque le pH est trop bas (5,5). La toxicité de l’aluminium est de loin la plus préoccupante car elle concerne tous les sols. Elle provoque une forte réduction voire la nécrose totale des racines devenant ainsi incapables d’assurer l’alimentation minérale et hydrique des plantes.
L’IMPORTANCE DES ÉLÉMENTS NUTRITIFS
Les plantes prélèvent les éléments minéraux du sol pour produire les composés organiques. Plusieurs éléments sont nécessaires pour le fonctionnement normal de la plante où ils ont un rôle dans de très nombreuses voies métaboliques qu’ils catalysent. Ces éléments sont classés en trois catégories : les éléments essentiels (azote, phosphore, potassium) ; les éléments secondaires (calcium, magnésium et soufre) et les oligoéléments (fer, zinc, manganèse, cuivre, bore, molybdène).
Le raisonnement sur les éléments nutritifs (comprenant apports organiques et minéraux) tient compte des spécificités liées à leur cycle. Ainsi, la fertilisation pour le phosphore, le potassium et le magnésium se raisonne sur un temps long, celui de la succession de cultures, de même que le calcul du besoin en bases pour neutraliser l’acidité excessive du sol. L’azote et le soufre, éléments mobiles dans le sol à l’état minéral, se raisonnent sur la durée d’une culture ou d’une partie de son cycle. Les décisions d’apport en oligo-éléments sont également relatives aux cultures mises en place et à leur fonctionnement : respiration des cellules (fer, cuivre), photosynthèse (fer, cuivre et manganèse), synthèse des protéines (fer, zinc) et des hormones (zinc, bore), absorption de l’azote (fer, cuivre, molybdène). Ainsi, la fertilisation des cultures ne concerne pas seulement l’élément principal, à savoir, l’azote, mais concerne également les autres éléments minéraux.
DES BÉNÉFICES MULTIPLES
Agronomique : qualité et valeur nutritionnelle
En plus du rendement, la fertilisation in fine contribue à la qualité et à la valeur nutritionnelle des aliments pour l’homme. « Nous sommes ce que nous mangeons » (Hippocrate). Il en est de même pour les animaux d’élevage où la fertilisation dans sa forme et dans sa conduite va avoir une incidence directe sur la composition floristique des prairies puis sur la valeur nutritive (teneur en MAT) et la qualité du fourrage (teneur en protéines, digestibilité...).
La fertilisation au sulfate d’ammonium améliore la digestibilité du fourrage, sachant que le soufre est un élément qui affecte de manière significative la digestibilité des tissus fourragers dans le rumen des bovins. Ainsi, une carence en soufre dans les tissus peut réduire la digestibilité du fourrage.
Les produits de consommation qui en découlent, comme le lait ou encore la viande, contribuent à la santé des consommateurs en leur fournissant les nutriments essentiels (oméga 3) à l’équilibre de leur organisme. Certains éléments, essentiels à notre alimentation, sont en général très déficitaires en regard des apports nutritionnels recommandés, d’où l’intérêt d’en maximiser la valeur.
A performances comparables (production laitière et taux protéique du lait), les légumineuses ont des effets positifs sur la qualité du lait, notamment sur leur composition en acides gras (AG), en augmentant les teneurs en acides gras polyinsaturés (AGPI), en particulier en omega-3 et en diminuant celles en acides gras saturés (AGS).
Le profil en acide gras (AG) des viandes est aussi très sensible à l’alimentation. Une tendance générale d’augmentation des teneurs en omégas-3 dans la viande s’observe chez des bovins élevés sur des pâtures diversifiées du point de vue botanique, notamment contenant des légumineuses (luzerne, trèfle…), par rapport à une prairie de ray-grass (SCOLLAN et al., 2014).
L’ALA (acide alpha-linolénique) est le seul oméga-3 essentiel. Il agirait par lui-même comme un anti-oméga-6, et indirectement, comme précurseur et fournisseur d’oméga-3 à longues chaînes à l’organisme, l’EPA (acide eicosapentaénoïque) et le DHA (acide docosahexaénoïque).
Environnemental : la fixation de carbone
La fertilisation, lorsqu’elle est équilibrée, participe directement à la production de biomasse végétale (aérienne et racinaire) et contribue parallèlement à l’augmentation des rendements ainsi qu’à l’élévation de la quantité de CO2 fixé dans la plante par rapport à une culture non fertilisée. À l’origine de cette fixation, se trouve le système racinaire qui permet d’ancrer solidement la plante au sol pour absorber l’eau et les éléments. Ainsi, plus le système racinaire d’une plante est développé, plus elle renforcera sa croissance et son développement.
C’est pourquoi, l’apport de phosphore à l’implantation est important pour stimuler la croissance du système racinaire et favoriser la vigueur de la plante dès le démarrage. De même, au cours de la croissance de la plante, la fertilisation Azote (N) – Potassium (K) est requise car l’azote augmente l’indice foliaire d’une culture. Pour maintenir la turgescence de cette surface foliaire et des tiges et racines, la plante a besoin d’une plus grande quantité de potassium. Ces apports contribuent à l’augmentation de la surface photosynthétique de la culture, tout en maintenant sa turgescence. Le ratio équilibré entre biomasse aérienne et racinaire contribue à la fixation et au stockage du carbone.
Économique : viabilité et valorisation de la production
Quel que soit le type d’agriculture pratiqué, qu’il soit conventionnel ou biologique, la mise en place d’un plan de fertilisation adapté et ciblé nécessite la connaissance de 3 piliers fondamentaux : le sol, les plantes et les fertilisants. Un déséquilibre, qu’il soit excédentaire ou déficitaire, dans la gestion de la fertilisation aura des répercussions irréversibles sur l’environnement à travers la pollution de l’eau et de l’air, sur la récolte pour laquelle le rendement ne sera pas atteint et d’un point de vue économique, une perte directe pour l’agriculteur. En appliquant chaque étape d’une fertilisation juste et équilibrée, l’agriculteur participe à l’élaboration d’une récolte optimale, dont il perçoit la valorisation économique sur l’aspect quantitatif et qualitatif, tout en respectant l’environnement à travers la réduction des GES.
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