AGRONOMIE ET NUTRITION DES PLANTES > Les engrais minéraux sont des substances naturelles

• L’azote
• Importance pour la plante
• Cycle de l’azote dans le sol
• Les étapes de la minéralisation
• L’entrée d’azote dans le sol
• Les besoins en azote des plantes
• Sous quelle forme l’azote est absorbé par la plante ?
• Les engrais à action rapide et durable :

 

L’azote

L’azote occupe une place particulière dans le sol parmi les matières minérales parce que cet élément ne provient pas de la roche mais pour 95 % de la substance organique du sol.
Cependant l’azote ne peut être prélevé comme ion par la plante que sous forme minérale.

 

Importance pour la plante

L’azote est un constituant de base des protéines et de toutes les combinaisons protéiques dans les échanges ainsi qu’un composant de la chlorophylle, il est le moteur de la croissance.
Sans azote : pas de vie, pas de nouvelle formation d’organes, donc pas de croissance, pas de fruit ou de formation de semence.

 

Cycle de l’azote dans le sol

L’azote apparaît dans l’environnement sous différentes formes :
- forme gazeuse	N2   Azote N2O  protoxyde d’azote  NOx  oxyde  d’azote NH3  Ammoniac
- forme ionique	NO3  nitrate  NH4  ammonium
- liaison organique	CO (NH2) 2	urée
- liaison protéique
- liaison  humique

Ces différentes formes d’azote sont en constant échange entre elles.
Les sols emmagasinent une grande réserve d’azote dans la matière organique (humus).
Cette matière organique a son origine dans les racines des plantes, les résidus de récolte et les engrais organiques.
Une petite partie de cet azote organique combiné (environ 1 à 3 %) est transformée chaque année par les micro-organismes dans des formes solubles et disponibles pour les plantes.

 

Les étapes de la minéralisation

Première étape : l’ammonification

Dans ce processus, les restes végétaux et animaux- Ammoniac NH3+ et Ammonium NH4+ -vont être libérés dans les formes suivantes :

Humus		R NH2 + H2O		NH3 + R – OH
		NH3 + H2O		NH4 + OH

Il est établi que la disponibilité de l’azote pour les plantes dépend du rapport C / N. Grâce à l’ammonification, les plantes disposent d’une source d’azote qui les alimente lentement. Mais le taux d’ammonification ne se développe pas parallèlement aux besoins des plantes; d’une part le besoin des plantes au printemps est plus élevé que le taux de fourniture par l’ammonification, et d’autre part, l’ammonification se poursuit quand la croissance des plantes est terminée et quand elles sont récoltées.

Les formes d’azote minéral sont :

• l’ammonium, ou azote ammoniacal
• les nitrates ( voir ci-dessous, dans la deuxième étape de la minéralisation)

L’azote ammoniacal se présente sous deux formes :

• l’ion ammonium ( NH4+, cation )
• l’ammoniac gazeux (gaz ammoniac) (NH3).

Les deux formes se tiennent en équilibre :

NH₄⁺    NH₃ + H⁺.

Selon le pH du sol, cet équilibre peut se déplacer dans un sens ou un autre, de sorte que des pertes d’ammoniac gazeux faibles (pH bas) ou très élevées (pH élevé) se produisent

L’ammonium (ou azote ammoniacal) est stocké de manière réversible sur les particules d’argile du sol ou partiellement fixé et de ce fait n’est pas susceptible d’être lessivé.

Deuxième étape : la nitrification

L’ammonium fourni lors de la première étape de la nitrification ou apporté avec la fertilisation est transformé dans le sol en nitrate plus ou moins rapidement. Deux espèces de bactéries effectuent ce processus selon le cas :

d’ammonium NH4+ en nitrite NO2-
Nitrosomonas
2 NH4 + 3 O2		2 NO2- + 2 H2O + 4H+
de nitrite (NO2- )		en nitrate (NO3-)
Nitrobacter
2 NO2- + O2		2 NO3-

Les deux espèces de bactéries agissent ensemble étroitement, de sorte qu’il n’y a pas d’enrichissement en nitrite.

Le pH optimum des bactéries nitrifiantes se situe autour de la neutralité. Déjà en dessous de pH 6,0, la nitrification diminue notablement.

La nitrification est fortement dépendante de la température. Si la température diminue de 5 à 7 ° C, la nitrification diminue considérablement; cependant même autour de 0 ° C, il s’observe encore une faible nitrification.
La nitrification produit une libération d’ions H+ ce qui représente une réaction acidifiante nécessitant de la chaux.
C’est pourquoi dans la nature, tous les sols sont soumis à un processus d’acidification qui ne peut être amorti que par des apports de chaux.

Troisième étape : la dénitrification

En conditions anaérobies (manque d’oxygène), certaines bactéries du sol peuvent utiliser le nitrate comme source d’oxygène. Dans les faits, la dénitrification a lieu dans les sols gorgés d’eau ( hydromorphes).

 

L’entrée d’azote dans le sol

L’entrée directe dans la fraction azotée minérale du sol se produit par la fertilisation minérale et par apport de l’atmosphère en fonction des conditions climatiques. Les apports d’azote par l’air (poussières) et les précipitations proviennent :

• des processus de combustion (industries, trafic routier, décharges électriques)
• de la restitution de la partie dégagée par les plantes et les animaux.

Quelques bactéries du sol peuvent fixer de l’azote mais leur contribution est trop faible pour satisfaire de façon substantielle les besoins des plantes agricoles utiles. Par ailleurs, les légumineuses ont la capacité de fixer l’azote par symbiose avec les bactéries nitrifiantes (fixation d’azote jusqu’à plus de 200kg de N/ha).

 

Les besoins en azote des plantes

La fertilisation azotée est essentielle pour le pilotage des cultures.
L’azote doit être dosé et apporté au bon moment car un surdosage ou un sous dosage conduit rapidement à des pertes de rendement.
L’azote a un rôle central comme moteur de la croissance des plantes.

 

Sous quelle forme l’azote est absorbé par la plante ?

Les plantes prélèvent aussi bien le nitrate (la forme dominante de l’azote soluble dans le sol) que l’ammonium.
Toutefois le nitrate est la source principale d’approvisionnement des plantes en azote.

On trouve des références, selon lesquelles l’urée et les acides aminés peuvent être absorbés en petite quantité directement par les plantes depuis la solution du sol, cependant cela ne joue pas un très grand rôle dans les conditions pratiques.

 

Les engrais à action rapide et durable :

Les engrais minéraux azotés à action rapide : le nitrate de chaux

Cet engrais contient environ 15 % d’azote sous forme NO3- - et 28 % de CaO.
Il agit immédiatement et sert à satisfaire la demande rapide de la croissance des plantes. Cela présente des avantages en années sèches et sur des sols froids et inertes.
Il est particulièrement indiqué pour la fertilisation pendant la croissance (également pendant le développement ultérieur des plantes).
Il est très hygroscopique et se solubilise déjà avec des hygrométries élevées de l’air.

Les engrais à action rapide et durable :

1. Les ammonitrates

Il s’agit d’ une combinaison d’azote nitrique et ammoniacal.
Leur action est à la fois rapide et durable.
Il sont utilisés aussi bien au semis que sur plantes levées, ainsi que pour la fertilisation en cours de végétation.
Les ammonitrates sont la première source d’approvisionnement en engrais azotés simples.

• L’ammonitrate bas dosage : 27 % : 27% d’azote et 12 % de CaO ou dolomie.
• L’ammonitrate haut dosage : 33,5%

L’azote est présent pour moitié sous forme d’azote nitrique et moitié sous forme ammoniacale. Sa granulation contribue à améliorer la qualité de l’épandage.
Le nitrate d’ammonium qu’il contient pénètre rapidement dans le sol après épandage et se trouve à la disposition des plantes.

2. Les engrais azotés avec magnésie

Ce type d’engrais doit contenir au moins 19 % N ammoniacal + nitrique, dont 6% N nitrique au minimum et 5 % de magnésie (MgO) total (selon la NFU42001). En règle générale, l’azote se trouve pour moitié sous forme nitrique et pour moitié sous forme ammoniacale.
Une fertilisation magnésienne complémentaire apporte une sécurité de rendement.

3. Les engrais azotés soufrés (synergie azote soufre)

Il existe plusieurs formes d’engrais azotés soufrés :

• le sulfonitrate d’ammoniaque : 26 % d’azote + 32,5% de SO3 (soit 13% S x 2,5) dont un quart environ sous forme nitrique, et 3/4 sous forme ammoniacale. Il est recommandé pour l’alimentation en azote et en soufre de toutes les cultures et les prairies. (Cadre d'Evaluation de la Necessite d'un Apport de Soufre aux Cultures.)
• le sulfonitrate d’ammoniaque avec bore : 26 % d’azote + 32,5 % de SO3 + 0,3 % de bore (B). Son utilisation est recommandée pour prévenir et combattre le cœur noir, la pourriture sèche de la betterave et les carences en bore des crucifères.

4. La solution azotée: 28 % d’azote en masse.

Son poids spécifique est de 1,28 et la proportion d’azote en volume est de 36 % (360 g d’azote par litre. La teneur en biuret ne doit pas dépasser 0,5%, sinon les plantes subiraient des dommages. Elle contient l’azote pour un quart sous forme nitrique, un quart sous forme ammoniacale et moitié sous forme d’urée.

Par cette composition, la solution azotée a une action rapide au début et durable et est indiquée pour presque toutes les cultures.
Elle doit être épandue avec des pulvérisateurs résistants à la corrosion.

Efficacité :
Il résulte d’essais de longue durée que l’efficacité de l’azote en termes de rendement aussi bien qu’en termes de qualité ne peut être atteinte qu’avec des doses d’utilisation plus élevées que pour les ammonitrates.
On suppose que :

• les pertes d’ammoniac par volatilisation,
• des dégâts microscopiques sur les appareils foliaires des plantes,
• ou une fixation renforcée de l’ammonium par l’application sous forme liquide en sont les causes.

5. L’urée : 46 % d’azote (N).

L’urée existe sous forme granulée ou prillée, de couleur blanche.
Très hygroscopique, elle est peu adaptée au stockage vrac .

L’azote présent sous forme amidique nécessite d’être transformé dans le sol en azote ammoniacal et nitrique avant absorption par la plante. De ce fait la mise à la disposition des plantes est plus lente que pour les autres formes.

Mode d’action :
La transformation enzymatique se déroule relativement vite et est également possible à basse température.

La dégradation ultérieure de l’ammoniaque en nitrate est effectuée par les bactéries. De ce fait elle est dépendante de la température et se déroule lentement.

Comportement de l’urée selon les conditions climatiques et de sol :
En conditions climatiques sèches, il faut compter sur des pertes d’ammoniaque si l’urée n’est pas incorporée (impossible sur céréales d’hiver, colza et prairies).
Sur sols légers, sableux, à faible capacité de rétention d’eau et sur sols à pH élevés et/ou avec une proportion de calcaire libre élevée, l’urée est moins efficace (pertes d’ammoniaque plus élevées qu’avec les engrais à base d’ammonitrate).

Si l’urée est utilisée sur des surfaces irriguées, il faut mesurer l’irrigation de telle sorte qu’elle ne provoque pas de percolation, car l’urée n’est pas fixée par le sol et peut être lessivée comme le nitrate.<7p>

Sur prairies, l’urée est également moins efficace que les engrais à base d’ammonitrate.

Dans les essais, l’urée, contrairement à l’ammonitrate, présente une moindre efficacité sur le rendement et la teneur en protéines, en particulier par temps froid et humide ou par temps sec et chaud (perte d’azote gazeux sous forme de NH3).

6. Le sulfate d’ammoniaque : contient au moins 21 % d’azote exclusivement sous forme ammonium et 24% S, soit 60%SO3.

Il est de couleur blanche ou faiblement teintée.
Largement insensible à l’humidité de l’air, il peut être stocké sans perdre sa structure cristalline.

L’ion ammonium est adsorbé sur les particules du sol jusqu’à ce qu’il soit prélevé par les plantes ou transformé en nitrate par les bactéries du sol.

L’action physiologique acide contribue, sur sols neutres ou alcalins, à la dégradation du phosphate et des oligo-éléments.
L’état calcique du sol est en tout cas à surveiller lors de l’emploi de sulfate d’ammoniaque.

7. Le gaz ammoniac (ammoniac anhydre)

L’ammoniac anhydre est liquide à haute pression. Il contient 82 % d’azote en masse. En raison de son poids spécifique de 0,62, il contient 51 % d’azote en volume. (510 g N par litre de NH3 liquide).
Il est peu utilisé, en raison d’obligations de sécurité élevées pour le transport et le stockage et de l’obligation d’être incorporé après épandage.
D’autre part, la largeur d ‘épandage des appareils d’application -relativement faible (3 à 6M)- pénalise lourdement les coûts d’application.

Engrais azotés à effet stabilisant

Les engrais ayant un effet stabilisant (action retardée / libération lente) sont principalement des engrais contenant de l’ammonium avec en plus un inhibiteur de nitrification.
L’inhibiteur de nitrification bloque ou ralentit la transformation de l’ammonium en nitrate et diminue ainsi le transfert indésirable des nitrates hors de la couche superficielle.
Il faut calculer la quantité de matière active afin que la libération des nitrates soit ralentie et que la fourniture soit conforme aux besoins de la plante.

Les engrais complexes azotés

Les engrais NPK contiennent les éléments nutritifs majeurs NPK et magnésiens ainsi que, pour quelques uns, du soufre et des oligo-éléments.

Leur emploi présente de nombreux avantages :

• les éléments majeurs NPK y sont contenus sous une forme facile à prélever par les plantes et dans une composition équilibrée dans chaque granulé
• leur granulation garantit un épandage facile et rapide
• pas de mélanges à effectuer
• une égale répartition des éléments nutritifs sur la surface étant donné que la ségrégation ou démixtion pendant le stockage, le transport et l’épandage ne peut pas se produire
• gain d’un passage au moins à l’épandage
• les coûts de transport, de conditionnement et de stockage sont moins élevés que pour les mêmes quantités avec les engrais simples
• garantie de régularité d’épandage donc pas d’erreur de fertilisation.

Les engrais NPK contiennent de l’azote, du phosphate et de la potasse selon le cas sous une forme efficace rapidement et durablement (azote nitrique et phosphate d’ammoniaque comme forme rapidement efficace, azote ammoniacal et phosphate bi-calcique comme forme efficace et durable).

Il existe une gamme de produits adaptée aux différentes cultures.

Les engrais NP contiennent de l’azote et du phosphore sous les mêmes formes que les engrais NPK. L’utilisation des engrais NP présente des avantages lorsque :

• la fourniture du sol en potasse est très élevée.
• il est nécessaire de prévoir une fertilisation ciblée avec un engrais potassique simple
• une fumure secondaire est également nécessaire sur prairie avec du phosphate.
• une fertilisation sur interligne enfouie est prévue sur maïs.

Les engrais NK contiennent de l’azote et de la potasse sous les mêmes formes que les engrais NPK. L’utilisation des engrais NK présente des avantages lorsque:

• la fourniture du sol en phosphate est déjà très élevée
• la fumure phosphatée est envisagée séparément.