Méthode du bilan azoté

METHODE DU BILAN AZOTE « LES PRINCIPES »

Avec la parution il y a moins d’un mois des nouveaux arrêtés relatifs aux programmes d’actions « nitrate » 1, la gestion de l’azote à l’échelle de l’exploitation agricole est plus que jamais un sujet d’actualité. La fertilisation azotée constitue un pilier fondamental de cette gestion, puisqu’elle est la seule variable d’ajustement maîtrisable par l’agriculteur, dans un objectif d’équilibre des fournitures d’azote et des besoins des cultures. Pour atteindre cet objectif, le calcul de la dose prévisionnelle d’azote à apporter par les fertilisants peut s’appuyer sur la méthode du bilan. Cette méthode est retenue au niveau national dans le cadre des programmes d’actions « nitrate » comme l’outil de référence pour garantir l’équilibre de la fertilisation azotée.

* L’azote : du grain à l’ozone

Le premier enjeu de la fertilisation est d’assurer la production agricole, aussi bien en quantité qu’en qualité. C’est particulièrement vrai pour l’azote, qui est très souvent le premier facteur limitant de production : un manque d’azote empêche d’atteindre l’objectif de rendement. Mais un excès d’azote n’est pas meilleur car il peut provoquer également des pertes de rendements (cas de la verse sur céréales par exemple). Il en va de même pour la qualité des productions, l’azote étant le principal constituant des protéines.

Le deuxième enjeu du raisonnement de la fertilisation azotée, qui n’est pas des moindres, est l’optimisation de l’efficience énergétique et économique des exploitations agricoles. Dans un contexte de hausse du prix des engrais, il est nécessaire de raisonner la fertilisation pour atteindre l’optimum économique. Limiter les atteintes à l’environnement constitue le troisième enjeu de la fertilisation azotée. En plus des conséquences sur la qualité de l’eau (contexte nitrate), les fertilisants azotés peuvent également avoir un impact sur la qualité de l’air, par le biais de perte d’azote sous forme gazeuse. Ainsi l’oxyde nitreux (N2O), issu de la dénitrification du nitrate, contribuerait à 20 % de l’effet de serre global. Son effet est 300 fois supérieur à celui du CO2 ! Or l’agriculture et la sylviculture seraient responsables de plus de 80 % des émissions de N2O (source CITEPA, 2008). Par ailleurs, l’utilisation dans de mauvaises conditions d’engrais minéraux ou de produits organiques contenant de l’ammonium (NH4), peut conduire à la production d’ammoniac (NH3), qui est un précurseur de particules fines dangereuses pour la santé.

* L’azote vu du sol

La nécessité du raisonnement de la fertilisation azoté semble donc entendue, mais il reste à choisir la méthode la plus adaptée. Pour ce faire, il faut se baser sur les connaissances agronomiques, et entre autres sur ce qu’il est convenu d’appeler « le cycle (biogéochimique) de l’azote », qui représente les différentes formes d’azote et les transferts vus du point de vue du sol.

La plante assimile l’azote sous forme minérale dans la solution du sol, principalement l’ion nitrate (NO3-). Ce nitrate provient de différentes sources :

• Minéralisation de l’azote organique du sol, des résidus de récolte, des cultures intermédiaires (CIPAN), des produits résiduaires organiques (PRO), des retournements de prairies

• Apports atmosphériques, irrigation

• Fertilisants azotés

Citons également le cas particuliers de la fixation symbiotique d’azote atmosphérique par les légumineuses. Le prélèvement par les plantes n’est pas le seul processus responsable de la sortie d’azote du système sol. Des pertes sont possibles par entrainement dans les eaux de drainage (lixiviation), lorsque le niveau des précipitations est supérieur à la réserve utile du sol et à l’évapotranspiration, ainsi que les pertes gazeuses dans certaines conditions (dénitrification / volatilisation). Pour équilibrer la fertilisation azotée, il faut donc être capable d’estimer les différents flux d’azote à l’échelle du cycle cultural. C’est un des sujets de prédilection de la recherche agronomique, passée et actuelle. Les résultats des travaux ont permis de mieux comprendre ces phénomènes dynamiques, pour les intégrer dans une méthode de calcul opérationnelle : le bilan azoté prévisionnel.

* La méthode du bilan azoté prévisionnel

Cette méthode de raisonnement est basée sur le principe du bilan de masse, qui énonce que l’état final d’un système correspond à son état initial, additionné de ce qui est entré et soustrait de ce qui est sorti. état final = état initial + entrées – sorties

Le bilan se définit donc sur une période donnée, avec une date d’ouverture et une date de fermeture du bilan.

Cette écriture a été adaptée au contexte de la fertilisation azotée :

• État final : quantité d’azote à la fermeture du bilan (récolte)

• Entrées : fournitures d’azote (engrais, minéralisation de la matière organique (MO) du sol, PRO, résidus de cultures, CIPAN, apports atmosphériques, …)

• Sorties : N absorbé par la culture, pertes d’azote (lixiviation, volatilisation / dénitrification)

• État initial : quantité d’azote à l’ouverture du bilan

La récolte est considérée comme l’état final (fermeture du bilan). L’état initial (ouverture du bilan) est plus délicat à choisir. Si la date d’implantation de la culture est le premier choix qui vient à l’esprit, il n’est pas forcément le plus judicieux. En effet, tous les postes du bilan ne sont pas connus avec la même précision.

Si on considère que les apports atmosphériques compensent les pertes par volatilisation et/ou dénitrification, le poste le plus problématique à estimer est la perte d’azote dans les eaux de drainage (lixiviation) entre la récolte du précédent et la fin de la période de drainage. Elle va dépendre en grande partie du climat, du type de sol et du système de culture, et peut varier de 0 à plus de 60 kg/ha. De plus, même pour les cultures d’hiver, la majorité de l’absorption d’azote a lieu au printemps. L’ouverture du bilan s’effectue donc à la fin de la période de drainage, c’est-à-dire en sortie d’hiver.

L’optimisation de la fertilisation azotée consiste donc à équilibrer les entrées et les sorties, afin que l’azote minéral restant dans le sol à la récolte soit le plus faible possible. L’équation du bilan peut donc être écrite de manière à calculer la dose prévisionnelle d’azote :

Dose d’engrais azoté (dose X) = besoin de la culture – fournitures en azote

Cette écriture simplifiée peut être détaillée avec les différents postes du bilan :

Dose X = ( Pf + Rf ) - ( Pi + Ri + Mh + Mr + MrCi + Mpro + Mhp + Nirr )

Avec :

Pf : Quantité d’azote absorbé par la culture à la fermeture du bilan

Rf : Quantité d’azote minéral dans le sol à la fermeture du bilan (ou reliquat post-récolte)

Pi : Quantité d’azote absorbé par la culture à l’ouverture du bilan

Ri : Quantité d’azote minéral dans le sol à l’ouverture du bilan (ou reliquat sortie hiver)

Mh : Minéralisation nette de l’humus du sol

Mr : Minéralisation nette des résidus de récolte

MrCi : Minéralisation nette des résidus de culture intermédiaire (CIPAN)

Mpro : Minéralisation nette de l’azote organique des produits organiques

Mhp : Minéralisation nette due à un retournement de prairie

Nirr : Azote apporté par l’eau d’irrigation

La mesure du reliquat azoté (ou reliquat sortie hiver – Ri) permet de quantifier l’azote minéral à l’ouverture du bilan. Il s’agit du seul poste mesuré, tous les autres postes sont estimés ou calculés à l’aide de tables de référence ou de modèles. Ces postes dépendent des conditions pédoclimatiques et du système de culture. La collecte précise de ces informations est donc primordiale pour obtenir un conseil de dose d’azote adapté à la situation.

De nombreux postes du bilan sont dépendants du climat et du développement de la culture. La méthode du bilan délivre donc une dose prévisionnelle, qui ne constitue pas une garantie de rendement. Ce conseil pourra donc être modulé en cours de culture à l’aide d’outils d’ajustement de la dose, basés sur la mesure de l’état nutritionnel des plantes (par exemple JUBIL, N tester ou Farmstar). Ces méthodes sont donc complémentaires à la démarche du bilan, mais ne peuvent pas s’y substituer.

La description détaillée de tous les postes du bilan et des méthodes de calculs pour les différentes cultures se trouve dans la brochure azote éditée par le COMIFER. Les documents sont téléchargeables à l’adresse suivante : http://www.comifer.asso.fr/index.php/bilan-azote.html

1 Arrêté du 23 octobre 2013 relatif aux programmes d’actions régionaux en vue de la protection des eaux contre la pollution par les nitrates d’origine agricole Arrêté du 23 octobre 2013 modifiant l’arrêté du 19 décembre 2011 relatif au programme d’actions national à mettre en œuvre dans les zones vulnérables afin de réduire la pollution