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GCP/NER/041/BEL Promotion de l’Utilisation des Intrants agricoles par les Organisations de Producteurs

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Notions de nutrition des plantes et de fertilisation des sols

Version provisoire - Août 2005

Photo de couverture :

Notions de nutrition des plantes et de fertilisation des sols, Manuel de formation, Projet Intrants/FAO, 2005. 3

Avant-propos Ce manuel de formation a été développé à l’attention des gérants de boutiques d’intrants pour leur permettre de mieux assurer leur rôle d’appui-conseil aux producteurs en matière de fertilisation des sols et d’utilisation des engrais. Néanmoins, il sera également utile aux vulgarisateurs agricoles, aux formateurs pratiquant au niveau des fédérations et des unions de producteurs, aux ONG ou projets s’intéressant aux productions agricoles ou à la fertilité des sols au Niger. Nous aborderons successivement (i) les principes généraux de nutrition végétale, en décrivant la manière dont les plantes absorbent les éléments nutritifs indispensables à leur développement et les rôles de ces éléments minéraux dans la plante, et ensuite (ii) les notions de fertilité des sols et la connaissance des engrais chimiques les plus répandus.


Table des matières PREMIERE PARTIE : NUTRITION DES PLANTES 5

I Les besoins des plantes 5

II Eléments minéraux et exigences des plantes 7 II.1 L'azote (N) 7 II.2 Le phosphore (P) 7 II.3 Le potassium (K) 8 II.4 Le soufre (S) 9 II.5 Le calcium (Ca) 9 II.6 Le magnésium (Mg) 9 II.7 Les oligo-éléments 9

III Mécanismes de la nutrition végétale 10

IV Carences 11 IV.1 Carence en azote 11 IV.2 Carence en phosphore 11 IV.3 Carence en potassium 11 IV.4 Carence en soufre 11 IV.5 Carence en calcium 12 IV.6 Carence en magnésium 12 IV.7 Carence en cuivre 12

DEUXIEME PARTIE : CONNAISSANCES DES ENGRAIS ET FERTILISATION DES SOLS 13

I Introduction 13

II Bénéfices de la fertilisation 14 III Les engrais 14

III.1 Composition 14 III.2 Les engrais simples 15

III.2.1 Les engrais azotés 15 III.2.2 Les engrais phosphatés 15 III.2.3 Les engrais potassiques 15

III.3 Les engrais composés 16 III.3.1 Engrais de mélanges 16 III.3.2 Engrais complexes 16

III.4 Présentation 16 III.5 Quelques exemples d’engrais utilisés au Niger 17 III.6 Mode d’application des engrais 18

III.6.1 Epandage à la volée 18 III.6.2 Epandages localisés 18

III.7 L’application de DAP (18-46-0) au poquet : une technique bon marché pour augmenter les rendements 20

IV Le bilan d'import-export des éléments nutritifs 21 IV.1 Le bilan d'exportation 21 IV.2 Le bilan des importations 21 IV.3 Calcul des doses d’engrais à appliquer 21

V Excès de fertilisants, toxicité et risques écologiques 23

VI Quelques recommandations de fertilisation pour les principales cultures au Niger 24

VII Références 25

VIII Annexes 25


Première Partie : Nutrition des plantes

I Les besoins des plantes

19 éléments essentiels

à la vie de la plante

Comme tous les être vivants, les plantes ont besoin de nourriture pour croître, se développer et se reproduire. L’Homme et les animaux ne vivent que d’aliments sous forme organique, c’est-à-dire dérivés de plantes ou d’animaux. Les plantes, au contraire, peuvent constituer des tissus organiques directement à partir d’éléments minéraux. Pour se développer, les plantes utilisent de l'eau et des substances minérales à partir du sol, de la lumière (énergie solaire), du carbone (sous forme de CO2) et l'oxygène de l’air.

Figure 1 – Eléments essentiels à la vie végétale

Parmi les nombreux éléments que l’on peut retrouver dans la composition des tissus végétaux, dix-neuf (19) seulement se sont révélés indispensables à la croissance, au développement et à la reproduction des plantes. Ces éléments essentiels sont : O oxygène C carbone 3 éléments de l’air et du sol H hydrogène N azote P phosphore 6 éléments K potassium majeurs S soufre Ca calcium Mg magnésium Fe fer Zn zinc 16 minéraux essentiels = Cu cuivre ELEMENTS FERTILISANTS B bore 10 oligo- Mn manganèse éléments Si silicium Mo molybdène Na sodium Co cobalt Cl chlore


2 milieux où la plante trouve ce dont elle a besoin : l’air et le sol

6 éléments majeurs

10 oligo-éléments En agriculture, il y a exportation d’éléments fertilisants, d’où une quantité d’éléments du sol qu’il faut renouveler par apport de fertilisants

Les éléments essentiels sont répartis en deux groupes :

1) le carbone, l’hydrogène et l’oxygène qui proviennent de l’air et de l’eau du sol ; 2) les 16 autres, que la plante trouvent sous forme minérale dans le sol, sont

appelées ELEMENTS FERTILISANTS . La plante trouve tous ces éléments essentiels dans deux milieux : l’air et le sol. L'air fournit le carbone (assimilé sous forme de CO2) et l'oxygène, fixé grâce à la photosynthèse. Le sol fournit les éléments minéraux et l'eau. Seules les légumineuses (haricot, niébé, arachide, etc) peuvent tirer une partie de leur azote dans l’air, grâce à une symbiose bactérienne au niveau de leurs racines (nodosités). Il n’est de ce fait pas nécessaire d’apporter de fertilisation azotée à ces cultures. Parmi les éléments minéraux essentiels, six (6) sont nécessaires en grande quantité, ce sont les éléments majeurs : l'azote (N), le phosphore (P), le potassium (K), le soufre (S), le calcium(Ca) et le magnésium (Mg). Les trois premiers, N, P et K, sont les éléments minéraux dont la plante a besoin en plus grandes quantités, c’est pourquoi ces 3 éléments sont intégrés dans la composition de la majorité des engrais chimiques. Des éléments mineurs, dits oligo-éléments, sont également nécessaires en quantité moindre : le fer, le zinc, le cuivre, le bore, le manganèse, le silicium, le molybdène, le sodium, le cobalt et le chlore. 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 nécessaire, 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 lorsque la plante meurt. Il n'y a donc pas réellement de pertes d'éléments minéraux. En revanche, lors de la culture d'une espèce à fins agricoles, une partie, ou parfois presque la totalité, de la plante n'est pas restituée au champ mais exportée. 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 alors être apportés sous forme de produits fertilisants. Afin de garantir à la fois une disponibilité suffisante pour la plante, et ne pas apporter plus que nécessaire (perte financière et risque écologique), il est utile de connaître exactement le montant exporté (c'est-à-dire utilisé) par la plante. C'est ce qu'on appelle un bilan d'exportation. Le montant exporté par la culture indique la quantité de fertilisants qu’il faut apporter pour la culture suivante.


II Eléments minéraux et exigences des plantes

Un sol fertile doit contenir tous les éléments fertilisants essentiels, en quantités suffisantes et en proportions équilibrées. Les éléments fertilisants doivent également se trouver sous des formes assimilables. Faute de ces deux conditions, les plantes ne pourront pas atteindre leur plein potentiel de croissance. Chacun des éléments fertilisants essentiels remplit une ou des fonction(s) spécifique(s) dans la croissance et le développement de la plante. Une carence en l’un d’entre eux aboutit à une croissance réduite ou anormale. Les rôles principaux de chaque élément fertilisant et les effets causés par leur carence sont expliqués dans le présent chapitre.

II.1 L'azote (N)

L'azote joue un rôle primordial dans le métabolisme des plantes. C'est le constituant numéro un des protéines, composants essentiels de la matière vivante. Il s'agit donc d'un facteur de croissance, mais aussi de qualité (teneur en protéines des céréales par exemple). Les plantes, à l'exception des légumineuses, ne peuvent pas absorber l'azote sous sa forme gazeuse. L'azote devra donc être apporté par les fertilisants. En revanche, il ne sera pas nécessaire 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 appelle la minéralisation. L'essentiel de la nutrition azotée des plantes est assurée par les nitrates. L'azote sous forme d'ions nitrates, est un élément très 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 donc perdu pour la plante. L’azote est un élément qui :

- n’est pas mobile dans la plante ; - est nécessaire tout au long du cycle de la plante (apports

fractionnés) ; - agit rapidement ; - se lessive rapidement (nitrates) ; - se volatilise rapidement (ammoniaque) ; - doit être appliqué en plusieurs fois - peut être fixé à partir de l’azote atmosphérique par les

légumineuses. Ces particularités expliquent que son apport soit généralement fractionné (plusieurs apports au cours du cycle de culture). L'azote doit donc être apporté, autant que possible, juste avant son absorption par la plante, afin d'éviter le lessivage vers la nappe phréatique ou les rivières ou la transformation en ammoniaque gazeux.

II.2 Le phosphore (P)

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 nécessaire 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 donc un élément peu mobile dans le sol. Pour cette raison, il est préférable de le placer précisément là où les racines le prélèvent. Les risques de drainage sont très limités. 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.

- ne se perd pas dans le sol et agit pendant longtemps ; - est mobile dans la plante ; - favorise le développement des racines ; - doit être appliqué dès le début de la culture ; - manque énormément partout dans les sols du Niger.

Ces particularités expliquent que l’apport de phosphore au Niger doit être fait en grandes quantités et dès le début de la culture (ou même avant) pour assurer une bonne décomposition des phosphates et favoriser un bon développement racinaire dès les premiers stades végétatifs. L’apport de phosphore peut se faire que tous les 2 ans car les phosphates vont se libérer progressivement dans le sol.

II.3 Le potassium (K)

Le potassium est très mobile dans la plante. Il joue un rôle primordial dans le développement racinaire, dans l'absorption des cations (ions positifs, p.ex. NH4

+, Ca++, Mg++, Cu++, Fe++), dans l'accumulation des hydrates des protéines, dans l’activation des enzymes de la photosynthèse, dans le maintien de la turgescence de la cellule et la régulation de l'économie en eau de la plante (régulation des stomates). C'est aussi un élément de résistance des plantes au gel, à la sécheresse et aux maladies. Il est essentiel pour le transfert des assimilats vers les organes de réserve (bulbes et tubercules) et il participe activement à améliorer la qualité des fruits et la taille des grains et des semences. Le potassium dans le sol se trouve uniquement 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 autant pour la plante. Le potassium est essentiellement retenu par l'humus ou l'argile . Le potassium est souvent apporté en une seule fois, de façon irrégulière, en grande quantité, car il est stocké par le sol et libéré progressivement, mais il doit être disponible dès le début de la culture car il favorise le développement racinaire et par conséquent une meilleur exploitation du sol par la plante.

- important pour la résistance à la sécheresse et aux maladies ; - stimule la floraison, améliore le développement et la qualité des

fruits et des grains ; - favorise la constitution de réserve dans la plante ; - manque peu au Niger ; - doit être appliqué en début de culture.


II.4 Le soufre (S) Le soufre est nécessaire à la croissance des plantes. Il est un constituant des acides aminés soufrés et joue un rôle essentiel dans le métabolisme des vitamines. L'alimentation des plantes en soufre s'effectue essentiellement 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 comme les Liliacées (oignon, ail, poireau) et les Brassicacées (chou, colza, moutarde). Ces plantes, tout comme certaines légumineuses (arachide, niébé, haricot), ont besoin de soufre, d’où l’intérêt d’un apport potassique sous forme de K2SO4 plutôt que KCl. On insiste fréquemment sur la nécessité de respecter un rapport entre S et N à tout moment du cycle végétatif. Par 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 particulièrement riche en soufre). D'une façon générale, le soufre n'est que peu fixé dans les sols ; il peut donc y avoir risque de pertes par drainage. Le soufre peut être fourni 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 SO 3).

II.5 Le calcium (Ca) Le calcium est un constituant important des membranes cellulaires, il joue également un rôle dans la division cellulaire (mitose) et dans le maintien de la structure des chromosomes. Enfin, il est un activateur important d’enzymes et un neutralisant des acides organiques. Au-delà de ses rôles essentiels au sein de la plante, le calcium améliore également la structure du sol, où il joue un rôle essentiel dans le contrôle du pH (acidité) du sol et donc de la disponibilité des autres éléments du sol pour la plante (certains ions sont rendus inaccessibles à des pH trop faibles ou trop élevés). Il est donc souvent apporté sous forme d'amendements (= apports destinés à améliorer la structure du sol et pas sa composition).

II.6 Le magnésium (Mg)

Le magnésium est un constituant primordial de la chlorophylle, il joue donc un rôle important dans la photosynthèse. Il favorise la mobilité des sucres et du phosphore dans la plante et est aussi un activateur important d’enzymes. Comme le calcium, il est aussi destiné à améliorer la structure du sol (et non pas tant à « nourrir » la plante).

II.7 Les oligo-éléments

Les oligo-éléments sont les autres éléments chimiques dont la plante à besoin en très faible quantité. En général, ils ne manquent pas mais il peut cependant parfois exister des carences spécifiques sur des types particuliers. La carence en molybdène est par exemple particulièrement évidente chez les légumineuses.


III Mécanismes de la nutrition végétale

Les plantes absorbent normalement les éléments fertilisants par leurs racines, bien qu’elles puissent le faire également par leurs feuilles, mais dans une faible mesure et souvent de manière négligeable. Les éléments fertilisants pénètrent dans les racines sous forme d’ions (partic ules infiniment petites porteuses de charges électriques). Ces ions peuvent être positifs (cations) ou négatifs (anions). Les cations sont p.ex. l’ammonium NH4

+, le potassium K+, le calcium Ca++, le magnésium Mg++, le manganèse Mn++. Les anions sont p.ex. les phosphates H2PO4

- ou HPO4--, les nitrates NO3

-, les sulfates SO4--.

Pour être disponibles sous forme d’ions, les éléments fertilisants doivent être en solution dans l’eau du sol. Dans un sol totalement dépourvu en eau, la plante ne pourra pas absorber les éléments minéraux du sol même si ceux-ci sont disponibles en grande quantité. L’absorption proprement dite de l’eau et des éléments fertilisants se fait à l’extrémité des plus fines racines, dans des organes de taille microscopique appelés poils absorbants. En raison de la ramification abondante du système racinaire, il y a souvent des millions d’extrémités de racines pour une seule plante adulte. Le nombre de ces extrémités semble être le critère le plus important de l’efficacité d’une plante à prélever dans le sol de l’eau et des sels minéraux. Le développement du système racinaire est donc directement responsable de la capacité qu’aura la plante à se nourrir. La solution du sol se compose de l’eau et des éléments nutritifs dissous. Cette solution est retenue dans les pores et interstices du sol et la plante doit dépenser de l’énergie pour absorber cette eau et les particules nutritives qu’elle contient. Les racines dégagent du gaz carbonique (CO2) qui se combine avec l’eau pour former de l’acide carbonique (H2CO3). Les racines excrètent aussi d’autres acides organiques (exsudats racinaires qui participent à la décomposition des éléments minéraux de la roche) dont les composants se dissocient en ions positifs et négatifs. Ceux-ci s’échangent avec les ions analogues (de même charge) présents dans la solution du sol, tels que NH4

+, K+, Ca++, Mg++, H2PO4-, NO3

-, SO4--, lesquels sont absorbés par les poils

absorbants à l’extrémité des racines, puis migrent vers d’autres parties de la plante en suivant le passage de la sève. L’absorption d’éléments nutritifs est donc un phénomène actif complexe qui nécessite de l’énergie et fait intervenir la respiration (production de CO2). Dans des sols froids ou des sols asphyxiés (peu d’oxygène), la respiration sera ralentie et l’absorption racinaire limitée. Dans de telles conditions, les carences se manifestent plus fréquemment.


IV Carences

Lorsque un (ou plusieurs) élément nutritif fait défaut dans le sol ou est présent en quantité trop faible, les besoins de la plante ne seront pas satisfaits, sa croissance et son développement seront limités, on parle alors de carence. Les symptômes de carence se manifesteront de manière spécifique pour chaque plante et selon l’élément qui est déficitaire. La connaissance de ces symptômes permettra de diagnostiquer le déficit nutritionnel qui est en cause et d’y remédier par apport de fertilisant adapté.

Figure 2 – Symptômes de quelques carences du maïs

IV.1 Carence en azote

Ø Port rabougri Ø Coloration vert pâle ou jaunâtre des feuilles les plus âgées, à partir du sommet Ø Réduction de la floraison Ø Diminution de la teneur en protéines

IV.2 Carence en phosphore

Ø Apparence générale rabougrie , croissance ralentie Ø Coloration particulière bleu-rougeâtre à pourpre, vers l’extérieur des feuilles Ø Croissance radiculaire réduite Ø Retard de maturité, mauvaise formation des grains et des fruits

IV.3 Carence en potassium

Ø Chloroses (jaunissement) sur le bord extérieur des feuilles suivies de brûlures et de brunissement

Ø Croissance ralentie et rabougrissement (plantes chétives) Ø Faiblesse des tiges et verse facilitée Ø Fruits et graines atrophiés ou ratatinés

IV.4 Carence en soufre

Ø Jeunes feuilles d’une couleur vert-jaune pâle uniforme Ø Croissance des pousses ralentie Ø Tiges de petit diamètre


IV.5 Carence en calcium

Ø Les carences en calcium sont rarement visibles car les effets secondaires liés à l’acidité du sol limite la croissance

Ø Jeunes feuilles tordues, de petite taille, vert foncé, s’incurvent, se craquellent Ø Croissance radiculaire ralentie, racines pourrissent Ø Dessication et chutes des bourgeons (cas graves) Ø Affaiblissement des tiges

IV.6 Carence en magnésium

Ø Chlorose striée typique et nécrose (surtout chez les feuilles les plus âgées) dues au jaunissement internervural des feuilles

Ø Feuilles de petite taille, faiblesse des rameaux Ø Sensibilité aux attaques de champignons

IV.7 Carence en cuivre

Ø Chez les céréales, jaunissement et fissure des feuilles, diminution de l’épiaison, tallage erratique


Deuxième Partie : Connaissances des engrais et fertilisation des sols

I Introduction

Jachère et apports organiques améliorent la fertilité des sols

L’augmentation des rendements sur les terres agricoles existantes est le défi majeur de l’agriculture de demain

Bien avant l’ère des engrais chimiques, nos ancêtres agriculteurs avaient déjà recours à diverses techniques et pratiques pour restaurer la fertilité des sols épuisés par les cultures. Les deux principales pratiques traditionnelles de « régénération » des sols sont :

1°) l’apport de fumure organique (débris végétaux, déjections animales) qui constitue un apport extérieur d’éléments nutritifs. Ceux-ci sont apportés sous forme organique et, subissant l’action conjointe des bactéries et des éléments météorologiques (température, pluie), seront minéralisés pour libérer sous forme assimilable les éléments fertilisants dont ils sont constitués ;

2°) la mise en jachère, qui constitue en une mise au repos de la parcelle ou du champs pendant une ou plus souvent plusieurs années. La végétation peut soit se développer librement (herbes et ligneux sauvages), soit on peut volontairement favoriser une culture nitrifiante par introduction de légumineuses qui fixeront l’azote atmosphérique et enrichiront le sol en cet élément. Cette culture ne doit pas être exportée mais réincorporée au sol pour un meilleur profit. Les actions qui se déroulent durant la jachère sont alors :

• le fractionnement et la décomposition de la roche par les exsudats racinaires et consécutivement la libération de nouveaux éléments minéraux. Le sol se forme en effet par altération de la roche-mère sous-jacente résultant à la fois de processus chimiques et physiques ;

• la remontée d’éléments lessivés par l’action des racines profondes ; • la fixation d’azote atmosphérique par les légumineuses en symbiose

avec un rhyzobium (engrais vert) ; • la capture d’éléments fertilisants extérieurs (limons éoliens).

Ces deux techniques ancestrales ont largement démontré leur efficacité et sont encore largement d’application aujourd’hui dans de nombreuses contrées, y compris dans les pays les plus développés. Par ailleurs, elles peuvent être combinées pour une action cumulée de leurs effets. Cependant, en raison de la démographie galopante et des besoins alimentaires qui s’en suivent, la production agricole doit augmenter de manière significative afin de nourrir la population mondiale. Jachères et apports de matière organique ne permettent pas l’accroissement nécessaire de cette production. On peut alors accroître la production agricole, soit en améliorant les rendements, soit en augmentant les superficies de terres mise en valeur pour l’agriculture. Or, dans le contexte actuel de désertification, de déforestation et d’urbanisation anarchique, peu de régions du globe sont capables de supporter une augmentation significative des superficies dévolues à l’agriculture. La nécessité d’améliorer les rendements et la productivité des cultures sur les terres agricoles existantes devient alors un objectif primordial et évident. Seules l’amélioration des techniques culturales (parmi lesquelles l’apport de fertilisants et d’engrais chimiques) et la sélection de variétés plus productives ouvrent des perspectives en ce sens. Mais dans ce contexte de cultures à rendements élevés, le maintien de la fertilité des sols sera la clé de voûte. L’apport d’engrais devient indispensable mais doit être réalisé de manière judicieuse et raisonnée (en fonction des besoins de la plante et des disponibilités du sol) afin d’éviter les gaspillages et risques écologiques.


II Bénéfices de la fertilisation

La fertilisation est indispensable pour améliorer les rendements. Elle doit être correctement évaluée pour se situer à l'optimum économique. Il existe en effet, si l'on observe l'évolution du rendement en fonction de 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. Bien entendu ce seuil est délicat à évaluer car le rendement dépend d'autres facteurs moins bien maîtrisés, notamment en culture de plein champ, comme la pluviométrie. Néanmoins, un niveau de fertilisation adapté est nécessaire pour obtenir le niveau de production permis par le potentiel génétique d'une espèce donnée. Les progrès dans ce domaine se situent surtout 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 manière à répondre le plus précisément possible, 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 probablement atteint un seuil de saturation, le niveau de fertilisation est encore nettement insuffisant dans la plupart des pays en développement comme le Niger.

III Les engrais Les engrais minéraux sont des matériaux, naturels ou manufacturés, qui contiennent des éléments fertilisants essentiels pour la croissance et le développement normaux des plantes. Dans les pays industrialisés, les engrais font aujourd’hui partie intégrante de l’économie agricole et la consommation en engrais a atteint un seuil de saturation. A l’inverse, dans les pays en développement, leur utilisation est encore relativement récente et leur utilisation loin d’être généralisée. Le lien étroit qui existe entre le niveau de consommation d’engrais d’un pays et sa productivité agricole ne fait aucun doute (FAO, 19871). En effet, les niveaux de rendement sont en général plus élevés dans les pays où la consommation d’engrais est forte. On se rend compte aujourd’hui qu’il est plus avantageux pour les pays en développement d’importer des quantités d’engrais afin de relever les niveaux de rendements de leurs cultures plutôt que de devoir acheter des céréales sur les marchés internationaux pour combler les déficits alimentaires. Le recours aux engrais est donc un facteur clé de la modernisation de l’agriculture des pays en développement

III.1 Composition

Les engrais étant des substances destinées à fournir à la plante les éléments nutritifs dont elle a besoin, il va de soi que les engrais sont principalement composés des éléments dont la plante à le plus besoin, c’est-à-dire l’azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K). Il existe donc des engrais azotés, des engrais phosphatés et des engrais potassiques. Dans une moindre mesure, il y a aussi des engrais soufrés, des fertilisants calciques et magnésiens et des engrais destinés à comble r les carences en oligo-éléments.

1 Guide sur les engrais et la nutrition des plantes, Bulletin FAO engrais et nutrition végétale 9, FAO, Rome, 1987.


Composition N-P-K

Taux d’équilibre

UF

La composition d’un engrais fait référence aux teneurs minimum garanties en azote total (exprimée en N), en phosphore assimilable (exprimée en P2O5) et en potassium soluble (généralement exprimé en K2O). La composition des engrais est donc, par convention, TOUJOURS mentionnée dans l’ordre N-P-K et exprimée en pourcentage (%). Ainsi, 100kg d’engrais 15-15-15 contiennent 15kg de N, 15kg de P2O5 et 15kg de K2O. Et 50kg d’engrais DAP (18-46-0) contiennent 9kg de N, 23kg de P2O5 et 0kg de K2O.

Le taux d’équilibre de l’engrais se réfère aux proportions des teneurs des trois éléments, c’est-à-dire que l’engrais 15-15-15 a un taux d’équilibre de 1-1-1 et le DAP de 1-2-0. Certaines cultures peuvent exiger un taux d’équilibre particulier, par exemple de 1-2-2 (comme l’oignon ou d’autres cultures maraîchères). On appelle Unités Fertilisantes (UF), la quantité totale d’éléments fertilisants apportés par l’engrais, tous éléments confondus. Ainsi, l’engrais 15-15-15 apporte 45 UF (=15+15+15), alors que le DAP apporte 64 UF (=18+46+0). Si 1 sac de 50kg de 15-15-15 coûte 10.000 CFA, l’UF revient à (10.000*2)/45 = 444,4 CFA/UF. Si 1 sac de 50kg de DAP coûte 12.000 CFA, l’UF revient à (12.000*2)/64 = 375 CFA/UF. Le sac de DAP qui semble plus cher, revient donc moins cher par unité fertilisante, de plus il a l’avantage d’apporter plus de Phosphore (qui manque beaucoup au Niger), moins d’azote (qu’il vaut mieux ne pas apporter entièrement au début) et pas de potasse (qui est rarement déficitaire au Niger).

III.2 Les engrais simples

III.2.1 Les engrais

azotés

III.2.2 Les engrais phosphatés

III.2.3 Les engrais potassiques

Les engrais simples sont des engrais qui ne contiennent qu’un seul élément fertilisant, il en existe donc plusieurs types : Parmi les engrais azotés, on distingue les engrais ammoniacaux (dans lesquels l’azote est sous forme d’ammoniac, NH4

+, p.ex. le sulfate et le chlorure d’ammoniac), les engrais nitriques (dans lesquels l’azote est sous forme d’ions nitrates, NO3-, p.ex. le nitrate de soude et le nitrate de chaux), les ammonitrates contenant à la fois des ions ammoniac et des ions nitrates (p.ex. le nitrate d’ammoniac), et des amides comme l’urée (48-0-0) Les engrais phosphatés simples d’usage courant sont le superphosphate simple (0-20-0), le superphosphate tripe (0-55-0) et les phosphates naturels comme par exemple le PNT (Phosphate Naturel de Tahoua qui titre 0-32-0). Les engrais potassiques proviennent essentiellement de l’exploitation minière de dépôts de sels de potassium. Dans la pratique, on utilise presque exclusivement le chlorure de potassium (KCl) et le sulfate de potassium (K2SO4), ce dernier ayant l’avantage de contenir également du soufre.


III.3 Les engrais composés

III.3.1 Engrais de mélanges

ENGRAIS DE MELANGES : 3 types de grain

III.3.2 Engrais complexes

ENGRAIS COMPLEXES : 1 seul type de grain

Les engrais qui contiennent plus d’un élément fertilisant seront appelés engrais composés, dont la composition sera mentionnée en N-P-K comme expliqué ci-dessus. Un même engrais composé N-P-K peut être fabriqué de deux manières différentes :

1°) soit par mélange d’engrais. Les engrais de mélanges contiennent donc au moins trois types de grains (parfois 4 si il y a une quantité de matière inerte). Avec ce type d’engrais, il est facile de tricher sur les proportions, mais cela permet aussi d’obtenir facilement toutes les formules (taux d’équilibre) souhaitées.

= Azote (N) (15) = Phosphore (P) (15) = Potassium (K) (15) = Matière inerte

2°) soit par fabrication chimique pour obtenir des engrais complexes. Le procédé

chimique produit un engrais où chaque grain contient à la fois le N, le P et le K.

= Grains contenant N, P et K (15-15-15)

III.4 Présentation La présentation des engrais minéraux est très variée. Néanmoins, les engrais sont le plus souvent fournis à l’état solide, les formes liquides ou en suspension sont essentiellement utilisées en Amérique du Nord. Les particules d’engrais peuvent avoir des formes et des dimensions différentes selon le procédé de fabrication utilisé : granules, pastilles, « billes », cristaux, poudre grossière ou fine poussière. Les engrais de très haute qualité reçoivent un traitement spécial de surface (enrobage), pour une meilleure résistance à l’humidité, pour éviter la prise en masse, etc.


III.5 Quelques exemples d’engrais utilisés au Niger

15-15-15. Complexe, blanc. Origine : Nigéria

20-10-10 + 10%Ca. Origine : Nigéria

15-15-15 Complexe rose. Origine : Europe

20-10-10. Mélange. Origine : Nigéria

46-0-0, Urée. Origine :Nigéria

Engrais maïs, 23-16-9 + 3 MgO(S) + 3,9 S +0,3 ZnS + 0,3 B205. Origine:Bénin


III.6 Mode

d’application des engrais

III.6.1 Epandage à la

volée

III.6.2 Epandages localisés

L’engrais au poquet est la méthode recommandée pour les cultures d’hivernage au Niger

La méthode d’application de l’engrais à une culture est une composante essentielle des bonnes pratiques agricoles et influence la quantité d’éléments nutritifs réellement prélevée par la plante. Afin d’assurer une efficacité optimale dans l’utilisation de l’engrais, l’agriculteur doit réaliser l’application des éléments nutritifs à un moment le plus proche possible du moment où la culture en a besoin, c’est-à-dire ni trop tôt (risque de lessivage des éléments mobiles comme l’azote), ni trop tard (risque de carences). Sauf pour les engrais qui se décomposent lentement, comme le PNT (Phosphate naturel de Tahoua), qui peuvent être appliqués à l’avance comme fumure de fond et ne doivent pas nécessairement être apportés annuellement (une fois tous les 2 ans suffit). La technique la plus « simple » consiste en un épandage de l’engrais à la volée (application à la surface su sol), le plus souvent à la main. Il faut répartir l’engrais le plus uniformément possible et il est souhaitable d’effectuer un léger labour ou un hersage d’enfouissement pour mélanger l’engrais aux premiers centimètres de sol. Dans les cultures à large écartement, cette technique a comme inconvénient majeur de conduire à un gaspillage de l’engrais tombé entre les lignes et entre les pieds. Cet engrais profitera alors aux adventices et la culture principale subira une concurrence accrue. Cette technique est mieux adaptée aux cultures en rangs serrés, aux cultures fourragères et aux prairies. Diverses techniques permettent la concentration de l’engrais dans des parties précises du champ, là où la plante y accèdera facilement. Il existe des techniques mécanisées à l’aide d’un petit matériel agricole spécial : semoir-épandeur d’engrais, qui permet l’application simultanée des semences et de la dose d’engrais adaptée.

Figure 3 – Semoir-épandeur d’engrais mécanique

Mais l’application localisée de l’engrais de maniè re manuelle est également très efficace, nous l’appèlerons « au poquet ». Cette méthode consiste à introduire l’engrais dans le trou en même temps que la/les semence(s). Il faut cependant particulièrement veiller à éviter les phénomènes de toxicité (brûlure des racines ou de la graine), soit en pillant l’engrais avant de l’épandre soit en ne plaçant pas l’engrais trop près de la plantule ou de la graine (trou à proximité).


Préférez 2g de DAP au poquet plutôt que 6g de 15-15-15

A partir d’une technique d’application d’engrais au poquet mis au point par la recherche (ICRISAT, IFDC, Université d’Hohenheim), le Projet Intrants a adapté et développé avec les producteurs l’application de 2 g d’engrais DAP par poquet au moment du semis. Les résultats sont très encourageants. Le Projet Intrants a proposé en 1999 de remplacer les 6 g de 15-15-15 par 2 g de DAP (18-46-0) pour 4 raisons principales :

• l’apport en phosphore (principal élément carencé) est le même pour un prix nettement moindre car le DAP est 3 fois plus concentré en phosphore mais ne coûte qu’un peu plus cher que le 15-15-15 ;

• le DAP, engrais international complexe et concentré, présente beaucoup moins de risques de fraude de qualité que le 15-15-15, souvent de mélange en provenance du Nigeria ;

• pour une évolution future vers des doses plus fortes, l’application de DAP présente plus de souplesse et moins de risque : l’apport d’azote est moins élevé au semis mais il est possible d’en ajouter ultérieurement si le profil de la saison des pluies est favorable ; le 15-15-15 présentant le désavantage d’apporter relativement trop d’azote (inutile) au semis ;

• enfin, la potasse est relativement abondante dans les sols et ne nécessite pas (pour le moment) un apport sous forme d’engrais.

On peut encore recommander d’apporter 1g d’urée par pied au moment du 1er sarclage, ce qui produira encore une légère augmentation de rendement grâce à l’azote supplémentaire apporté en cours de cycle végétatif.

333

572 583

-

100

200

300

400

500

600

kg/ha

Témoin 15-15-156 g/poquet

DAP2 g/poquet

Figure 4 – Rendements observés pour 3 techniques culturales : témoin, 6g de 15-15-15 et 2g de DAP


III.7 L’application de DAP (18-46-0) au poquet :

une technique bon marché pour augmenter les rendements Le contexte actuel au Niger (insécurité alimentaire, pluviométrie aléatoire) oblige le producteur à utiliser des doses d’engrais faibles, peu coûteuses et efficaces. L’application de l’engrais au poquet répond à ces contraintes.

Si possible, il faut piler légèrement l’engrais avant le semis pour que les grains d’engrais ne brûlent pas les semences de mil.

Lors des semis, on jette l’engrais pilé dans les poquets après avoir mis les semences. Pour le DAP : on met 2 g par poquet, soit le 1/3 d’une mesure de capsule de Coca-Cola ou de Fanta. On referme le trou après avoir mis les semences et l’engrais.

Le mil pousse alors bien plus régulièrement que sans engrais car chaque poquet a reçu sa dose d’engrais. On peut ainsi obtenir une récolte 2 fois plus importante que sans engrais. En plus des grains de mil on bénéficie également d’une plus grande quantité de tiges qui peut servir à nourrir les animaux.


IV Le bilan d'import-export des éléments nutritifs

En agriculture, un bilan nutritif est la différence qui existe entre (1) d’une part, la quantité d'éléments nutritifs apportés par la matière organique et les engrais et (2) d’autre part, la quantité d'éléments nutritifs exportés par la culture ou perdus , par exemple par érosion ou drainage. Un calcul très précis du bilan est difficile à établir 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 nécessaire de compenser les prélèvements faits par la culture et les pertes dues par exemple au drainage. En pratique, un bilan global consiste à estimer, le plus précisément possible, le montant nécessaire pour assurer le niveau de récolte souhaité et le montant théoriquement disponible dans le sol. La balance de ces deux valeurs indique le niveau de fertilisation à apporter. En résumé, l'agriculteur cherche à apporter ni trop, ni pas assez.

IV.1 Le bilan d'exportation

Le bilan d'exportation consiste à estimer, le plus précisément possible, la quantité d'un élément utilisé par une culture et non restitué au sol (ce qui est exporté hors du champ). Par exemple, pour une récolte de mil, on estime la quantité d'azote contenu dans chaque tonne de grain et dans chaque tonne de matière sèche de plante récoltée (si les tiges ne sont pas laissées sur le champ après récolte p.ex.). Ainsi, on peut, par exemple, estimer que le mil nécessite environ 100 kg d'azote par tonne de grains produit. Pour un champ de mil donnant un rendement de 0,2 à 1 tonne par hectare, on évalue donc la quantité totale d'azote nécessaire par hectare entre 20 kg et 60 kg d'azote (pour des niveaux de rendements moyens) et 50 à 100 kg/ha en conditions irriguées et de rendements élevés. Ce montant constitue un maximum de ce qui doit être apporté sous forme d'azote. Cette quantité d'azote par unité de production, est bien évidemment différente pour chaque culture, en fonction de l'espèce, de la variété, du type de sol et de l'objectif de rendement accessible. On ajoute aux exportations, le montant perdu par drainage par exemple.

IV.2 Le bilan des importations

Il consiste à estimer en début de campagne, le montant qui est ou sera disponible. Il s'agit essentiellement 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), voire les apports par eau d'irrigation.

IV.3 Calcul des doses d’engrais à appliquer

La dose d’engrais à appliquer par unité de surface (par hectare) est une donnée capitale pour l’agriculteur, elle dépend des besoins en éléments nutritifs de la culture, des réserves du sol et du type d’engrais considéré (concentration). En général, les engrais sont livrés en sac de 50 kg, il faut donc diviser par 2 les teneurs en chaque élément imprimées sur le sac. Ainsi, un sac de 50 kg de 15-15-15, contient 7,5 kg de N, 7,5 kg de P2O5 et 7,5 kg de K2O.


Exemple 1 : Culture de Riz à Madagascar (1 saison annuelle)

Recommandation de fertilisation = 60-60-60 (kg/ha). Combien de sacs de 15-15-15 faut-il apporter par hectare ? Dans 1 sac de 15-15-15, il y a 7,5-7,5-7,5. Donc 60/7,5 = 8 sacs / ha = 400 kg/ha Exemple 2 : Même culture de riz et même recommandation de 60-60-60 Quelles quantités appliquer si l’on répand de l’urée (46% N), du KCl (60 %K) et du Super-triple (46% P) ? N : 60/0,46 = 130,5 kg/ha P : 60/0,6 = 100 kg/ha K : 60/0,46 = 130,5 kg/ha Dans la pratique, si l’on considère que le prix des 2 alternative ci-dessus est le même, il vaut mieux appliquer la combinaison d’engrais (exemple 2) car elle permet d’appliquer le P et le K dès le début et de fractionner l’apport d’azote afin d’éviter les pertes par lessivage ou volatilisation (p.ex. en apportant la moitié de l’azote au début et l’autre moitié au premier ou second sarclage). L’engrais 15-15-15 n’est donc pas un engrais très intéressant car oblige à mettre la totalité de l’azote dès le début de la culture. De plus, c’est un engrais de mélange de qualité très variable (souvent concentrations non respectées). Exemple 3 : Culture de l’oignon au Niger. Recommandation : 45-90-90 Quelles quantités appliquer si l’on répand de l’urée (46% N), du PNT (0-30-0) et du K2SO4 (0-0-60) ? Urée (46-0-0) : 45/0,46 = 97 kg/ha ; PNT (0-30-0) : [90/0,30]*2 = 600 kg/ha (car seulement 50% de P205 sera mobilisé en 1ère campagne) ; K2SO4 (0-0-60) : 90/0,6 = 150 kg/ha. Pour le maraîchage, il est préférable de viser des taux d’équilibre de 1-1-2 ou 1-2-2, par exemple en utilisant de l’engrais 10-10-20 (plutôt que du 15-15-15), mais qui n’est pas disponible au Niger (ex. utilisé au Sénégal), ou encore en effectuant des combinaisons d’engrais, comme dans l’exemple 3 ci-dessus. Les quantités d’engrais recommandées pour le maraîchage et en cultures irriguées sont plus élevées qu’en culture pluviale.


V Excès de fertilisants, toxicité et risques écologiques

Trop d’azote (N03) est nuisible à la santé de l’homme et des animaux

L’apport aux plantes d’éléments fertilisants en quantité excessive par rapport à leurs besoins peut être nuisible. Ceci arrive surtout en pratique avec les oligo-éléments, pour lesquels les besoins des plantes sont très réduits. Des apports trop abondants peuvent alors être toxiques pour la plante et affecter sa croissance et son développement normaux. La toxicité des oligo-éléments se traduit par des effets spécifiques à chacun d’eux et peut varier d’une culture à l’autre, tout comme le seuil de toxicité. L’excès de molybdène par exemple cause le jaunissement des pousses chez la tomate. L’excès d’un élément dans la plante peut aussi ne pas être toxique mais ne pas pour autant être souhaité. L’excès de Chlore dans le tabac est par exemple une critère de mauvaise qualité de celui-ci, raison pour laquelle on évite soigneusement la culture du tabac sur les sols à salinité élevée. Outre les influences sur la plante elle -même, une fertilisation excessive, notamment en azote minéral soluble, peut entraîner une pollution des eaux de surface, voire des nappes phréatiques. En surface, azote (nitrates, nitrites) et phosphore (phosphates) qui proviennent de l’agriculture, des effluents d'élevage, des eaux usées urbaines et des rejets de certaines industries, peuvent provoquer une prolifération d'algues dans les mares et les cours d'eau qui, à terme, conduit à l’asphyxie (manque d'oxygène) de la faune et flore qui y vivent, entraînant la « mort » du cours d'eau. Les excès d’azote et de phosphore peuvent également rendre l’eau des nappes phréatiques ou des mares impropre à la consommation des hommes ou du bétail. Les teneurs trop élevées en nitrates p.ex. sont en effet très néfastes à la santé.


VI Quelques recommandations de fertilisation pour les principales cultures au Niger

Culture Dose [kg/ha] Application Mil Dose d’entretien : 45-22,5-0

Dose économique :

22,5 unités de P205 /ha (50 kg STP ou 100kg SSP) avant semis, 45 unités d’N (100kg Urée/ha) en 2 applications (la 1ère après le démariage, la 2ème à la montaison) 60kg de NPK 15-15-15 au poquet ou 20kg de DAP 18-46-0 au poquet

Sorgho 45-45-0 45 unités de P205 /ha (100kg de STP ou 200kg de SSP) avant semis, 45 unités d’N (100kg Urée/ha) en 2 applications (la 1ère après le démariage, la 2ème à la montaison)

Niébé 0-45-0 45 unités de P205 /ha (100kg de STP ou 200kg de SSP) avant semis.

Oignon 45-90-90 K2SO4 (0-0-60) : 750 g / 100m2, (on préfèrera le sulfate de potasse K2SO4 au lieu du chlorure de potasse KCl, afin de satisfaire, également, les besoins de l’oignon en soufre), PNT (0-30-0) : 6 kg / 100m2 (car seulement 50% de P205 sera mobilisé en 1ère campagne), Urée (45-0-0) : 2 kg / 100m2.

Tomate 37,5-37,5-37,5 15-15-15 : 2,5 kg / 100m2.


VII Références FAO, 1987. Guide sur les engrais et la nutrition des plantes. Bulletin FAO Engrais et Nutrition Végétale. Rome, 1987. FAO/IFA, 2000. Stratégies en matière d’Engrais. Rome, 2000. 106p. FAO/IFA, 2003. Les engrais et leurs applications. Précis à l’usage des agents de vulgarisation agricole. Quatrième édition. FAO, Rome, 2003. 77p.

VIII Annexes

Annexe 1 – N, P, K, rôles et caractéristiques (2p)

Annexe 2 – N, P, K, %age indiqués sur les sacs (5p)

Annexe 3 – Application de 15-15-15 et de DAP au poquet (2p)

Annexe 4 – Résultats des démonstrations d’engrais au poquet à Say en 1999 (1p)

Annexe 5 – Quelques exemples d’analyses d’engrais (2p)

Annexe 6 – Procédure d’analyse des échantillons d’engrais

Annexe 7 – Technique de négociation pour l’achat d’engrais

Annexe 8 – La facture PROFORMA

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