La Fertilisation Raisonnée

Fertilisation Raisonnée

Nutrition des plantes

Pour assurer leur croissance et leur développement, les plantes ont besoin d’une nutrition minérale et hydrique régulières et continues. Dans ce sens, le processus de nutrition des plantes se déroule comme suit :
L’absorption de l’eau et des éléments minéraux (l'azote, le phosphore, le potassium et les autres éléments nutritifs) présents dans le sol par les racines, afin de constituer une sève minérale (sève brute). Ensuite, ladite sève minérale sera transportée vers les feuilles où la sève élaborée se fabrique par le processus de la photosynthèse et qui sera distribuée sur l’ensemble des organes (racines, tiges, fruits…)

Lors de la photosynthèse, l'énergie solaire est utilisée pour oxyder l'eau (H2O). Cette oxydation a pour but d’exploiter la molécule d’hydrogène comme force motrice afin de transformer le gaz carbonique (CO2) capté par les feuilles en sucres (CH2O) et libérer l’oxygène inutile durant cette opération. (Bilan ci-dessous)

Bilan énergétique de la photosynthèse

Eléments Nutritifs essentiels

L'analyse de la matière sèche d'une plante renseigne sur la constitution moyenne d'une plante herbacée. de nos jours, on connait plus de 1 000 éléments chimiques; mais seulement 17 sont considérés en raison de leur importance pour la croissance et le développement des plantes. Ces éléments peuvent être réparties en deux groupes : Les éléments de structure/Plastiques (Oxygène, carbone et hydrogène) et les éléments nutritifs.

Les éléments nutritifs sont indispensables à la vie d'une plante. Ils peuvent à leur tour être répartis en trois groupes : les éléments dits majeurs ( Azote, Phosphore et Potassium) et les éléments secondaires ( Calcium, Magnésium et le Soufre) et les éléments secondaire ( le Fer, le Manganèse, le Zinc, le Cuivre, le Bore et le Molybdène). Cette classification est établie en fonction des quantités de chaque élément contenues dans les plantes et non de l'importance de leur rôle.

Toutes les plantes ont besoin de ces nutriments pour se développer. Or les sols sont incapables de fournir sans apport complémentaire l'ensemble des éléments en quantité nécessaires à la production dans les systèmes intensifs actuels. Il est donc indispensable d'apporter aux sols cultivés des matières fertilisantes, dites "Engrais & Amendements" . Les sols pourront ainsi durablement nourrir les plantes qui sont la base de l'ensemble des chaines alimentaires.

Azote

Le rendement et la qualité des productions sont en partie déterminés par l’azote apporté. Cet élément nutritif majeur, joue un rôle primordial dans la synthèse des protéines et est constituant structurel de la chlorophylle (pigment intervenant dans la photosynthèse des plantes).

Dans la nature l'azote est présent sous deux états : Gaz à l'état libre, sous forme de N2, où il constitue 78 % de l'air, à l'état combiné, sous forme minérale (ammoniaque, nitrite et nitrate) ou sous forme organique.

Formes et absorption

Dans le sol, l'azote se trouve essentiellement sous trois formes : Organique, ammoniacal et nitrique. La plupart des plantes puisent l’azote sous forme ammoniacal (NH4+) ou nitrate (NO3-).

L’azote ammoniacal (NH4+) : L'ammonium n'est pas absorbé directement par les cultures qu'en faible quantité. C’est après nitrification par les bactéries de sol qu’il devient disponibles sous forme de nitrate (NO3-) et est facilement absorbé par les plantes. Ce processus de nitrification dépend de la température et peut prendre une à plusieurs semaines.
La nitrification du NH4+ en NO3- se produit préférablement dans les conditions suivantes :
- En présence de bactéries nitrifiantes.
- Température du sol > 20 °C
- pH du sol entre 5,5 et 7,5
- Humidité et oxygène suffisamment disponibles dans le sol
L’azote nitrique (NO3-) : Il est mobile dans le sol et atteint rapidement la racine des plantes. L'apport d'azote sous forme d'ammonitrate constitue ainsi une source d'azote directement assimilable.
L'azote uréique : C'est la forme que le sol ne retient pas. Sous cette forme, l’azote se transforme sous l'effet d'une hydrolyse en NH4+ (ammonium), transformation qui s'accompagne de pertes très importantes par volatilisation (perte gazeuse d'ammoniac NH3) pouvant aller jusqu'à 40%.

A titre d’exemple, il faut environ 1 kg d'azote minéral pour produire 6 kg de protéines végétales. Dans 100 kg de blé tendre (MS), il y a en moyenne 11.5 kg de protéines soit 1.9 kg d'azote N.
Exception faite, les cultures des légumineuses (Fève, lentilles, pois, haricot, soja...) sont capables grâce à une symbiose avec des micro-organismes (Mycorhize) vivant sur leurs racines, de fixer directement l'azote de l'air largement disponible (78% de l’air).
Environ 40% des protéines sont produites dans le monde grâce à l'apport d'azote minéral d'origine industrielle et l'apport additionnel de la matière organique.

Phosphore

Le phosphore constitue également un élément essentiel et majeur dans la nutrition des plantes. Le rôle du phosphore vis-à-vis de la croissance et développement des plantes est indéniable, aussi bien sur le plan structurel que métabolique.

Rôle du Phosphore

Le phosphore agit comme transporteur d'énergie dans le processus de la photosynthèse ainsi que dans la dégradation des carbohydrates. Il favorise notamment le développement racinaire, la résistante à la sécheresse et intervient dans d'autres processus comme la maturation des fruits, la mobilisation des réserves nutritives et la transmission des caractères héréditaires.

Absorption du Phosphore

Le phosphore est absorbé principalement pendant la croissance végétative, par la suite, la majeure partie du phosphore absorbé est transférée dans les fruits et les graines pendant les étapes de reproduction.
Dans le sol, le phosphore est présent sous forme de :

Phosphore de la roche mère, cette forme n’est pas assimilable par les plantes.
Phosphore de la phase solide. Cette forme est caractérisée par une grande solubilité en comparaison avec le phosphore de la roche mère.
Phosphore de la solution du sol qui peut être utilisé immédiatement par les plantes. Le phosphore se trouve sous les deux formes H2PO4 et HPO4^2- qui sont dominantes dans la solution du sol. La solubilité des minéraux de phosphore et la concentration des sols en H2PO4 et HPO4^2- sont fortement dépendantes du pH.

Potassium

Rôle du Potassium

Le potassium est le 3ème élément majeur en nutrition des plantes, il est présent dans la solution des cellules végétales mais il n'est pas utilisé dans la synthèse structurelle de molécules biochimiquement importantes. Le potassium a des fonctions multiples dans le métabolisme des plantes :

Il intervient dans l'équilibre acido¬-basique des cellules et régularise les échanges intracellulaires.
Translocation des sucres et la formation de l'amidon.
Résistance à la sécheresse.
Il contrôle l'ouverture et la fermeture des stomates et régule le cycle de l'eau dans la plante (Réduction de la transpiration des plantes).
Le potassium joue également un rôle important dans la production, le transport et le stockage des sucres dans la plante. Généralement en fertilisation, le potassium est qualifié comme élément responsable de la qualité de la production.
Activation de la photosynthèse et favorisation de la formation des glucides dans la feuille. En outre, le potassium participe à la formation des protéines et favorise leur migration vers les organes de réserve (tubercules et fruits). Il contribue à renforcer les parois cellulaires, offrant aux plantes une meilleure résistance à la verse et à l'agression des maladies ou parasites.

Absorption du Potassium

La quantité de potassium absorbée dépend de la culture, de la quantité déjà disponible dans le sol et des conditions environnementales. Dans le sol, il se trouve uniquement sous forme minérale. Il provient soit de la décomposition de la matière organique et des minéraux du sol, soit des engrais. De plus, il est absorbé par les plantes à partir d'un flux de masse et de la diffusion sous la forme de l'ion K+.
Dans le sol, le potassium se trouve sous quatre formes principales de valeur inégale pour la plante, à savoir : le potassium dans la solution du sol, le potassium adsorbé, le potassium à l'intérieur des réseaux cristallins et le potassium non échangeable.

Le potassium dans la solution du sol : il est directement absorbé par la plante, et il constitue la fraction la plus faible et la plus variable dans le sol. La vitesse de réapprovisionnement de la solution du sol en potassium dépend du type de sol. Dans ce sens, les sols argileux réapprovisionnent plus rapidement par rapport à un sol sableux.
Le potassium adsorbé sur le complexe d'échange cationique et celui de la solution du sol : C'est le potassium échangeable ou assimilable. Ce dernier correspond à la quantité de K+ de la solution du sol et celle adsorbée au complexe d'échange et qui est extractible avec une solution d'acétate d'ammonium normale et neutre.
Le potassium à l'intérieur des réseaux cristallins : C'est le potassium interne qui intervient plus difficilement dans l'alimentation de la plante. En effet, les ions K+ ne restent pas tous adsorbés à l'extérieur du complexe d'échange, ils peuvent aussi pénétrer à l'intérieur entre les feuillets d'argile. On dit alors que le potassium est rétrogradé, ce qui rend la mobilisation des ions K+ difficile.
Le potassium non échangeable : cette potasse se trouve sous une forme pratiquement insoluble et donc inutilisable par la plante. Toutefois, sous l'action des agents atmosphériques et des racines, une petite fraction pourrait être mise à la disposition des plantes.

Au Maroc, historiquement les sols étaient riches en potasse. Toutefois, l’exploitation des sols sans apports de potasse était à l’origine d’un appauvrissement, même dans certaines régions caractérisées par leur richesse en potassium : Tadla, le Doukala…
Depuis quelques années, une prise de conscience de l’état actuel de la fertilité des sols (notamment grâce au projet Fertimap) a incité un regain d’intérêt des engrais potassiques.

Autres éléments

Calcium : Le calcium est nécessaire à la synthèse de la pectine dans la membrane cellulaire. Il intervient également dans la formation du noyau et des mitochondries. Les arbres luxuriants consomment une grande quantité de calcium, de sorte qu'il devient le composant le plus important en termes de quantité.
Magnésium : Il intervient dans l’activation de plusieurs enzymes végétales requises pour la croissance et contribue à la synthèse des protéines. Sans oublier également que le magnésium est un constituant de la chlorophylle.
Soufre : Le soufre est utilisé dans la formation des acides aminés et de structures vitaminiques. Son rôle est étroitement lié à celui de l'azote.
Fer : l’un des constituants de plusieurs enzymes tel que la ferrédoxine et le cytochrome. Entre autres, le fer permet de réduire le taux de nitrate et de sulfate dans la plante.
Zinc : le zinc est élément important dans le métabolisme de l’auxine, lequel aide à la régulation de la croissance et à l'élongation des tiges. D’autre coté, il active plusieurs systèmes enzymatiques responsables de la synthèse de certaines protéines.
Cuivre : les rôles de cuivre sont multiples, il est primordial pour la synthèse de la lignine, en plus d’être essentiel dans le processus de la photosynthèse, la respiration et le métabolisme des glucides et des protéines.
Bore : il joue un rôle indéniable vis-à-vis de la translocation des sucres et des glucides, de la pollinisation et du développement des fruits et des graines. En plus, il intervient dans la croissance méristématique (division cellulaire).
Molybdène : Son rôle crucial réside dans la conversion du nitrate en nitrite et ensuite en ammoniac, avant qu'il ne soit utilisé pour la synthèse des acides aminés. Dans ce contexte, le molybdène est un composant essentiel dans les deux enzymes responsables de cette conversion. En plus de son rôle dans la fixation d’azote, le molybdène est nécessaire à la chlorophylle.
Chlore : Le chlorure est requis en petites quantités et aide au métabolisme de la plante, à la photosynthèse, à l'osmose ainsi qu'à l'équilibre ionique dans les cellules.
Nickel : Elle entre dans la composition de l’uréase responsable du métabolisme de l'azote uréique en ammoniac utilisable dans la plante. Il est également utilisé comme catalyseur dans les enzymes utilisées pour aider les légumineuses à fixer l'azote.

Carences/Excès en éléments fertilisants

Eléments	Symptômes de carence	Symptômes d'excès
Azote	Jaunissement des feuilles Baisse de végétation	Végétation développée de façon excessive au détriment de la floraison
Phosphore	Rougissement de la tige et des pétioles Raccourcissement des entre nœuds	Jaunissement et nécrose des extrémités
Potassium	Chlorose et brunissement du bord des feuilles les plus basses (jeunes feuilles sont touchées en premier lieu) Croissance diminué	Faible croissance Nécrose racinaire
Calcium	Racines courtes et très ramifiées Feuilles mal formées Feuilles d’une couleur verte sombre	Croissance perturbée Plante molle Taches nécrotique
Magnésium	Enroulement des feuilles du sommet Décoloration des feuilles entre les nervures	Flétrissement des extrémités des feuilles Baisse de floraison et enroulement des jeunes feuilles
Soufre	Feuilles dures Courtes tiges Racines blanches Chloroses	Brunissement marginal Feuilles chlorotiques Tiges dures avec un jaunissement à l’extrémité
Fer	Tiges minces	Nécrose racinaire
Manganèse	Nervures vertes	Feuilles tordues Aspect chlorotique
Cuivre	Chlorose des jeunes feuilles Plantes molles et nervures vertes	Chlorose des feuilles avec des taches brunes
Zinc	Raccourcissement des entre nœuds Nécrose et chute des feuilles	Chlorose des jeunes feuilles Rougissement des nervures des vielles feuilles et dessèchement de ces dernières
Bore	Feuilles d’une couleur verte claire Taches brunes sur les feuilles	Jaunissement puis brunissement et chute des feuilles

Exemples des symptômes relatifs aux carences

C'est Quoi un sol ?

Le sol est le produit final de l'effet combiné du climat, de la topographie, des organismes (flore, faune et êtres humains) sur les matériaux de base (roches et minéraux d'origine) au fil du temps. (FAO, 2019).

Trois processus fondamentaux concourent de façon plus ou moins concomitante à la formation d’un sol :

Altération de la roches mère sous les effets de l'érosion
Incorporation de matières organiques
Redistributions de matières à l’intérieur du sol aboutissant à des couches ou horizons.

Composition d'un Sol

Le sol est composé de plusieurs fractions. Globalement, on peut classer ces fractions en deux catégories majeures : La fraction solide et la fraction poreuse.

La phase solide comprend la fraction minérale et la fraction organique :

La fraction minérale
La fraction organique

La fraction minérale

La Fraction minérale d'un sol est composée des éléments minéraux du sol : sable, limon, argile Oxydes de Fer et Aluminium les Carbonates de calcium, sulfate de Calcium et autres minerais. Elle se forme à partir de l'érosion de la roche mère (le roc proprement dit sur lequel repose le sol) et de la décomposition de la matière organique en minéraux.

On distingue généralement les particules minérales formant un sol en trois catégories selon leur taille : les sables, les limons et l'argile.

La part relative des 3 éléments déterminera la texture du sol.

La fraction organique

Cette partie est construite à partir de la matière organique vivante, animale et végétale, qui englobe la totalité de la biomasse en activité (population des micro-organismes vivant dans le sol), les débris d'origine végétale (résidus végétaux, exsudats) et animale (déjections, cadavres) regroupés sous le nom de "matière organique fraîche". L’évolution de cette dernière donne un composé organique intermédiaire appelé ‘Matière organique transitoire’, après plusieurs phases de transition on obtient un composé organique stable connu par la matière humique.

Quant à la phase poreuse, elle est constituée de :

Une fraction gazeuse : l'air du sol où les plantes épuisent l'oxygène nécessaire à leur développement, elle est composée des gaz constituants de l’air (O2, N2 et CO2) et d’autres issus de l’activité des animaux et des processus de décomposition (CO2, H2, CH4…)

Une fraction liquide : appelée également solution de sol, constituée de l’eau et des substances solubles provenant de l’altération des roches, des apports d’engrais solubles ainsi que de la minéralisation de la matière organique.

Une fraction mélange liquide-gaz.

Fertilité du Sol

La fertilité d'un sol se définit par un bon équilibre entre les deux parties minérale et organique. Grossièrement, la fertilité des sols repose sur 3 composantes étroitement liées : chimique (l’acidité mesurée par le pH, les éléments nutritifs), biologique (la matière organique, la faune, les micro organismes) et physique (la structure, les agrégats, l’aération, le drainage).

Sur le plan agronomique, la fertilité d'un sol représente l'ensemble des conditions qui permettent d’assurer une alimentation hydro-minérale favorable pour la croissance et développement optimales des cultures, afin de produire durablement et atteindre des bons rendements du point de vue quantitatif ainsi que qualitatif.

Fertilité biologique : Elle est dépendante de l’activité biologique du sol, autrement dit, l’action des organismes vivant dans le sol (animaux, insectes, champignons, parasites) ayant des interrelations complexes et qui se nourrissent de débris végétaux ou animaux. Ces organismes contribuent à la dégradation de la matière organique qui engendre la libération des éléments nutritifs nécessaires à la croissance de la plante. Elle permet entre autres, de favoriser les processus qui contribuent à la fertilité chimique (CEC, humification/minéralisation, effet tampon…) et à la fertilité physique (Structure, rétention d'eau…)

Fertilité chimique : C’est l’aptitude du sol à créer et à maintenir un statut chimique favorable au développement des plantes. Elle exprime également les caractéristiques et les processus chimiques qui déterminent : le stock et les équilibres qui régissent la disponibilité des éléments nutritifs, les conditions qui se répercutent sur la fertilité physique et biologique du sol.

Fertilité physique : elle est reflétée par une bonne organisation structurelle de sol. Elle exprime les caractéristiques et les processus physiques (intrinsèques et extrinsèques) qui déterminent :

Les conditions physiques pour une bonne croissance des cultures (structure, aération, circulation de l'eau, drainage…).
Les conditions favorables pour la fertilité chimiques et biologiques (bonne activité biologique, minéralisation rapide, fourniture d'éléments nutritifs).

Pourquoi Une analyse du sol ?

Pour qu’une culture puisse exprimer son rendement potentiel, elle dépend fortement de la teneur et la disponibilité des nutriments dont elle a besoin pour la croissance et le développement. Pour accomplir son cycle la plante a besoin en premier lieu des éléments minéraux majeurs (Azote, Phosphore et Potassium) en grande quantité exprimé en kg, des éléments secondaires (Calcium, Magnésium et Soufre) dont le besoin est moins important et finalement les oligo-éléments (Fer, Zinc, Manganèse, Cuivre, Bore, Molybdène, Chlore et Nickel) qui interviennent au niveau métabolique et qui sont consommés en quantités très faible (en ppm).
La fourniture du sol en éléments minéraux reste limitée et ne peut pas satisfaire idéalement les besoins totaux de la culture. Un apport complémentaire de l'ensemble des éléments en quantité est indispensable, surtout en se projetant aux systèmes intensifs actuels. La connaissance de l'état du sol est donc indispensable pour raisonner la quantité et la formule des fertilisants à apporter en supplément.

L'analyse du sol permet ainsi de :

Etablir l’état de la fertilité du sol, pour en déduire le besoin de la culture en fonction de l’espèce et la variété utilisée, le rendement et la qualité visés à réaliser
Arrêter le mode d’application des engrais recommandés (formule et quantité, moment d’application, et mode d’application).

l'échantillon du sol

L’échantillon du sol est une petite quantité de terre, de 800 g à 1kg environ, qui est censé représenter avec fiabilité les propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol. Un échantillon résulte d’une dizaine de prélèvements dans un terrain homogène, à condition de ne pas dépasser 2 ha. Dans un terrain hétérogène, il faut un échantillon par type de sol différent, en tenant compte des antécédents culturaux.

Le prélèvement peut avoir lieu en suivant l’une des modalités suivantes: au hasard, en diagonales ou en zigzag.

Profondeur du prélèvement

La profondeur du prélèvement des échantillons doit être adaptée au système racinaire de la culture en question. En principe l’échantillon doit refléter en exclusivité la fertilité au niveau de la zone racinaire. Les cultures annuelles forment des racines à une profondeur faible à moyenne, et pour cette raison qu’on procède à des prélèvements entre 0-30cm. Tandis que les cultures pérennes développent à la fois des racines superficielles et des racines profondes. Le prélèvement dans ce cas doit se faire à deux profondeurs un premier à 30cm et un deuxième à 60cm, ainsi chaque profondeur doit faire objet d’une analyse séparé.

Projet Carte de fertilité des sols Au Maroc

La carte de fertilité des sols cultivés du Maroc est le fruit d’un partenariat entre le Ministère de l’Agriculture et de la Pêche Maritime, et le Groupe OCP, dans le cadre du Plan Maroc Vert. Le travail scientifique de la création de la carte a été confié à un consortium scientifique composé de : Ecole Nationale d'Agriculture de Meknès (ENA), Institut Agronomique Hassan II (IAV) et 'Institut National de Recherche Agronomique (INRA). Ce projet a pour objectif de développer d’un système innovant de conseil en fertilisation, pour produire d’avantage et de façon durable, qui se base sur l’analyse de l’état de fertilité des sols et les besoins en éléments fertilisants des cultures. La carte de la fertilité couvre une superficie de 8.7 millions d’hectares au quelle on a analysé le potassium, le phosphore et la matière organique, en plus des autres attributs des sols.

Ces analyses on aboutit finalement à l’élaboration des formules d’engrais (NPK) régionales adaptées aux données pédologiques de chaque région, et ajustées en fonction des exigences spécifiques de chaque culture.

C'est Quoi un "Engrais" Minéral ?

Un engrais minéral est un engrais d'origine minérale issu d’un processus de synthèse chimique, ou extrait directement des gisements naturels de phosphate et de potasse. Dans le cas général, la fourniture du sol en éléments minéraux ne satisfait pas les besoins globaux de la plante, d’où la nécessité d’un apport complémentaire par des engrais organiques ou minéraux.
Les engrais sont présents sous forme simple, contenant uniquement un seul élément fertilisant (N, P ou K…), ou peuvent contenir deux ou plus d’éléments, il s’agit dans ce cas des engrais complexes binaires ou ternaires (NP, NK, KP, NPK…), on peut également se retrouver avec des mélanges d’engrais simples et composés. NPK est un sigle qui signifie azote, phosphore et potassium, représentant la proportion respective de ces éléments, ainsi les chiffres mentionnés représente la quantité respective de N, P2O5, K2O présente sur les 100kg d’engrais.
Il faut signaler que pour comptabiliser la valeur réelle de P on multiplie la valeur de P2O5 par 0,44, de même pour avoir la valeur de K on multiplie la valeur de K2O par 0,83.
Les engrais existent sous différentes formulations : solide ou liquide. Les engrais granulés sont appliqués directement au sol en tant que fertilisant de fond ou de couverture. D’autre partie, les engrais liquides et quelques engrais granulés sont appliqué en fertigation.

Les engrais azotés

À l’exception des produits organiques naturels, un traitement chimique est indispensable pour les matières premières des engrais afin de les transformer à une forme directement assimilable par les végétaux.
L’azote atmosphérique est la principale source de l’azote utilisé pour la nutrition des plantes. Le gaz diazote inerte représente 78% des gaz de l’atmosphère. Dans l’industrie des engrais, l’azote de l’atmosphère est fixé chimiquement pour former l’ammoniac selon la réaction suivante :

^{Haute pression et haute température}
N2 + O2 + CH4 + H2O -----------------> 2NH3 + CO2

L’ammoniac est par la suite combiné à d’autres produits pour donner naissance à d’autres engrais azotés.

Les Engrais phosphatés

La roche phosphatée est utilisée en agriculture pour la fertilisation des sols. Elle peut être directement appliquée ou transformée en acide phosphorique et en engrais de formules diverses.
La roche phosphaté est soumise à un traitement chimique pour rendre le phosphore assimilable par les plantes.
L’acide phosphorique est un produit intermédiaire entre la roche phosphatée et les engrais, résultant d’une réaction entre la roche et l’acide sulfurique. Ce produit constitue la matière première pour élaboration d’autres engrais phosphatés notamment le MAP, le DAP et le TSP.

Engrais Potassique

Le potassium existe naturellement dans des minerais contenant des mélanges de divers sels tels que chlorure de potassium, chlorure de sodium, sels de magnésium…
On reconnait plusieurs types de minerais d’extraction de la potasse à savoir : Sylvinite, Hartsalz, Kaïnite, polyhalite et carnallite. Ainsi les sels de potassium peuvent être extraites de certains lacs et mers salés.

La plus grande part d’engrais potassiques utilisés en agriculture est sous forme de chlorure de potassium, mais il en existe d’autres formes y compris la sulfate de potasse.