21 novembre 2011

Fertilisation azotée de la pomme de terre

La dose d'azote apportée conditionne la qualité des tubercules

La fertilisation azotée constitue un enjeu majeur de la conduite de la pomme de terre : ses effets sont multiples sur le rendement, la qualité des tubercules ainsi que sur le plan environnemental au travers de la quantité d’azote minéral restant dans le sol à la récolte.

Objectifs de la fertilisation azotée

► Assurer un rendement satisfaisant, en couvrant les besoins de la culture: l’azote est un des facteurs déterminants du rendement.

► Obtenir des tubercules dont la qualité de présentation, la qualité culinaire et la qualité sanitaire satisfont aux exigences de l’aval :

- Adapter la dose d’azote apportée au débouché envisagé (la proportion de gros calibres augmente avec la dose d’apport jusqu’à la dose optimale qui maximise aussi le rendement total, alors que la teneur en matière sèche diminue),
- Eviter les excès d’azote qui favorisent les accidents physiologiques (coeur creux, repousse), qui entraînent la production de tubercules immatures (peau peu résistante, faible teneur en matière sèche et taux de sucres solubles élevé) et des teneurs élevées en nitrate.

► Limiter les risques de fuite du nitrate vers les eaux superficielles et profondes, en adaptant la dose de fertilisant azoté aux besoins de la culture et aux fournitures du sol.


De la nutrition azotée dépend en partie la durée du cycle végétatif, et donc la maturité de la culture de la pomme de terre. La croissance des parties aériennes est en bonne partie dépendante de l’azote disponible dans le sol ainsi que de l’apport d’engrais azoté. Néanmoins, si cette croissance est trop importante, elle se fait au détriment de l’allocation des assimilats vers les tubercules. Par ailleurs, un feuillage trop développé peut favoriser le développement de maladies.  A contrario, un stress azoté peut provoquer une diminution importante de la croissance des parties aériennes, compromettant pour la suite les possibilités de transfert en quantité suffisante vers les tubercules. Il y a donc un optimum autour duquel il est souhaitable de se situer au long du cycle de la culture: la quantité d’azote minéral nécessaire et suffisante à la croissance optimale du couvert peut être estimée par la méthode du bilan.

Sommaire :

 
Calcul de la dose totale d'azote

 
Fractionnement de la dose totale d'azote

 
Modalités d'apport de l'engrais : localisation, pulvérisations foliaires ou fertigation

 
Pour en savoir plus

Calculer la quantité d'azote à apporter

La quantité d’azote à apporter représente la différence entre les besoins de la culture et les fournitures d’azote par le sol. Ce calcul est réalisé par la méthode du bilan prévisionnel de l’azote minéral du sol. Le principe est exposé à la figure 1 et dans l’encadré 1.

Encadré 1. Principe de la méthode du bilan prévisionnel de l’azote

La fumure doit représenter l’écart entre les besoins de la culture et les fournitures d’azote par le sol et, le cas échéant, l’eau d’irrigation.
X + Xa = (Pf + Rf) – (Ri + Mr + Mrci + Mh +Mhp + Nirr)

avec : X + Xa = fumure azotée (en kg d’azote/ha)
X = dose d’azote apportée sous forme d’engrais minéral de synthèse
Xa = dose d’azote apportée sous forme d’engrais organique (effet direct des apports effectués avant implantation des pommes de terre)
Pf + Rf = besoins en azote de la culture (en kg d’azote /ha)
Pf = N absorbé par le peuplement végétal
Rf = Azote minéral indisponible à la culture présent en fin de cycle (défanage total)
Ri + Mr + Mrci + Mh + Mhp + Nirr = fournitures d’azote par le sol et l’eau d’irrigation (en kg d’azote /ha)
Avec Ri = reliquat d’azote dans le sol au printemps
Mr = minéralisation des résidus de récolte du précédent
Mrci = effet supplémentaire dû aux cultures intermédiaires
Mh = minéralisation de l’humus
Mhp = effet supplémentaire dû aux anciennes prairies retournées
Nirr = azote apporté par l’eau d’irrigation

Azote absorbé par le peuplement (Pf)

Les références disponibles permettent d’évaluer le besoin en azote en fonction de la durée du cycle de la culture (plantation – défanage ou récolte en vert) et du bassin de production. Le tableau 1 présente les valeurs retenues pour la zone Picardie. D’autres références sont proposées pour le territoire français, découpé en 6 bassins de production. Ces références ont été construites à l’aide d’un modèle de croissance développé par Alternatech-Agrotransfert qui a permis de chiffrer la quantité d’azote qu’il est nécessaire et suffisant d’absorber pour atteindre 8 années sur 10 le rendement potentiel dans chaque bassin de production.


La longueur du cycle permet de prendre en compte la plus grande source de variation du besoin en azote entre variétés.

Azote minéral du sol inutilisable par la culture (Rf)

La pomme de terre n’est pas capable d’absorber la totalité de l’azote minéral du sol : en fin de cycle, une quantité variable d’azote reste présente sous forme minérale.

Cette fin de cycle correspond à la période qui suit le défanage, lorsque toutes les parties végétatives sont mortes. Le bilan d’azote doit donc être calculé entre la date de plantation et cette date de défanage (et non à la récolte). Le tableau 2 propose une estimation de cette quantité d’azote indisponible au peuplement.

Azote minéral du sol disponible en début de cycle (Ri)

La mesure du stock d’azote minéral du sol en début de cycle (aussi appelé reliquat azotée à la plantation) correspond à l’ouverture du bilan d’azote (voir encadré 2). Elle doit être effectuée le plus près possible de la plantation car la minéralisation des matières organiques du sol et les éventuelles pertes d’azote par lessivage modifient la quantité d’azote minéral du sol.

Encadré 2. Prélèvements pour les mesures de reliquats azotés

Pour caractériser une parcelle, réaliser au moins 12 carottages par niveau de profondeur (0-30 cm et 30-60 cm) et mélanger dans une cuvette ou un seau pour obtenir un échantillon moyen qui fera l’objet de la mesure.

Les prélèvements doivent être répartis sur la totalité de la surface de la parcelle, ou, si celle-ci présente un type de sol très hétérogène, sur la zone représentative du type de sol dominant de la parcelle en évitant les éventuelles zones de recoupement d’épandage des engrais et les bords.

Chaque échantillon (un par horizon) doit être mis dans un sac étanche parfaitement fermé,

En cas de précipitations importantes survenant après la mesure, il est possible de tenir compte du lessivage et réévaluer ainsi à la baisse la quantité d’azote minérale disponible.

L’utilisation de l’azote minéral du sol dépend de la profondeur d’enracinement, mais aussi de l’abondance et de la répartition spatiale des racines dans chaque horizon.

Des enquêtes menées en Picardie ont montré que l’exploitation de l’azote par les racines est toujours au moins égale à 50 % dans l’horizon 30-60 cm. Ainsi, il est conseillé de mesurer le reliquat d’azote minéral du sol en début de cycle sur les 60 premiers centimètres (0-30 cm et 30-60 cm) et de ne retenir que la moitié du contenu en azote du second horizon.

Minéralisation des matières organiques

Différents compartiments de matières organiques du sol contribuent à la minéralisation d’azote.

Quatre termes sont retenus :

Mr = minéralisation des résidus de récolte des précédents culturaux,
Mrci = effet supplémentaire dû aux cultures intermédiaires pièges à nitrate,
Mh = minéralisation de l’humus du sol,
Mhp = effet supplémentaire dû aux retournements de prairies.

Le tableau 3 fournit les valeurs des effets précédents.


Le tableau 7 fournit les quantités d’azote issues de la minéralisation des résidus de cultures intermédiaires.


L’estimation de la minéralisation de l’humus sur le cycle de la pomme de terre (Mh) se décompose en 4 étapes :

1. Calcul de la quantité d’azote minéralisable sur une année. Elle dépend des caractéristiques du sol (teneurs en matières organiques, calcaire et argile) : le tableau 4 propose des valeurs pour quelques cas types.


2. Cette quantité est multipliée par un coefficient correctif régional qui permet la prise en compte de la température moyenne annuelle: 1,0 pour le quart Nord du territoire, 1,2 pour la moitié Centre.


3. Le résultat du calcul précédent est lui même multiplié par un coefficient compris entre 0,8 et 1,3 selon la fréquence des restitutions de résidus de récolte (pailles, verts) et des apports organiques : tableau 5.


4. Enfin, la longueur du cycle de la pomme de terre est prise en compte par un dernier coefficient multiplicatif variable entre 0,2 (plantation tardive et arrachage précoce) et 0,75 (cas inverse) : Tableau 6.


La minéralisation nette supplémentaire due aux retournements de prairies dépend de l’âge et du type de prairie (graminée ou association), de son mode d’exploitation (proportion fauchage/pâture) et de l’ancienneté de sa destruction. La durée de cet effet est limitée à deux ans, mais on considère que la minéralisation de l’humus (Mh) des parcelles sujettes à des destructions régulières de prairies est augmentée de 10 %.

Azote fourni par les engrais organiques (Xa)

Les effets azote correspondent aux effets directs de l’apport de produits organiques avant plantation (fumiers, vinasses). L’estimation de la minéralisation de ces produits se fait sur la base des quantités de produit épandues, de leur composition (mesurée ou moyenne) et de la période d’apport (Fertilisation organique).

Azote apporté par l’eau d’irrigation (Nirr)

Aux postes précédents, on peut ajouter l’azote apporté par l’eau d’irrigation sous forme de nitrates. Ainsi, on estime la quantité minimale d’eau (en mm) qui sera apportée et on multiplie cette valeur par la teneur en NO3, en mg/litre, divisée par 4,4.

Ce calcul ne concerne que les parcelles à irrigation certaine (au moins 80 % des années) et pour des eaux naturellement chargées en nitrates.

Exemple de calcul :

Apport minimum de 200 mm ; eau à 50 mg de NO3/litre. L’apport d’azote à prendre en compte dans le bilan correspond à 22 kg  d’azote par ha ((200 mm/100) X*(50 mg/4,4)).

 
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Fractionner la dose totale d'azote pour mieux répondre aux besoins de la culture

 Plusieurs types de fractionnement peuvent être envisagés :
- fractionnement de la dose totale en deux apports fixés en début de campagne (doses et dates), par exemple 50 % à la plantation et 50 % à la levée. La dose apportée à la plantation doit s’élever à 50 kg N/ha;
- utilisation d’indicateurs d’entrée en carence du peuplement pour déclencher les apports postérieurs à la plantation (outils de pilotage).

Fractionnement précoce entre plantation et levée

Le fractionnement précoce de la dose totale d’azote permet d’allonger la durée du cycle de production.

- Ne pas craindre, à cause de sécheresse, une moindre efficacité du report d’une partie de la dose d’azote au dernier buttage ou à la levée.
- A même date de récolte, les effets du fractionnement précoce sur le rendement et la teneur en matière sèche des tubercules sont modestes.
- Cette technique est à privilégier en sols filtrants pour éviter des pertes d’azote par lessivage.


Des techniques de fractionnement plus poussées existent. Leur mise en oeuvre est possible grâce aux outils de pilotage.

Outils de pilotage

Ce sont des outils de déclenchement d’un apport correctif d’engrais basés sur la valeur d’un indicateur mesuré sur la plante: teneur en nitrate des jus de pétiole (JUBIL® - INRA/ARVALIS) ou transmittance de la feuille (N-Tester® YARA/ARVALIS).


La figure 2 présente le principe de la méthode.


• Si la teneur en nitrates du jus de pétiole reste constamment supérieure au seuil entre 40 et 60 jours après la levée (ou 30 à 50 selon les variétés), aucun apport d’azote n’est à effectuer.
• Si à l’un des contrôles réalisés sur la même période la teneur est inférieure au seuil de déclenchement, il est nécessaire d’apporter 40 kg N/ha.

L’interprétation de la mesure JUBIL® dépend de la variété : des travaux de calage des seuils d’intervention sont entrepris pour proposer la technique sur le plus grand nombre possible de variétés.


Pour le N-Tester®, le principe reste identique à la différence près de l’indicateur de nutrition: on mesure indirectement la teneur en chlorophylle des feuilles, en valeur relative par rapport à un étalon surfertilisé. Les règles de décision sont intégrées dans des serveurs informatiques disponibles sur internet.


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Modalités d'apport de l'engrais : localisation, pulvérisations foliaires ou fertigation

Trois techniques alternatives à l’apport de l’engrais azoté en plein et en totalité à la plantation sont envisageables: la localisation à la plantation (cas particulier de la plantation en billons), les pulvérisations foliaires en cours de végétation, ou l’apport d’azote par le système d’irrigation, spécialement en goutte à goutte.

Localisation de l’engrais à la plantation


Plantation en buttes

Afin de réaliser l’application localisée de l’azote à la plantation, il est conseillé de le positionner à 5 cm sous le tubercule et 7-10 cm sur le coté de la ligne de plantation. Cette modalité d’apport permet de réduire le risque de volatilisation avec les formes d’azote plus concentrées en ammoniaque (solution azotée 39 % N, sulfate d’ammoniaque).


Les effets de cette technique sur le rendement et la qualité des tubercules restent peu marqués.


Plantation en billons

L’implantation en billons 3 rangs peut nécessiter une adaptation de la fertilisation azotée. En effet, dans le cas d’un apport généralisé sur le billon, le rang central peut présenter un état de nutrition azotée plus faible que les deux rangs latéraux. La localisation de l’engrais azoté liquide à la plantation à l’aide de coutres situés à proximité des socs ouvreurs de la planteuse (10 cm de part et d’autre de la ligne et 10 cm sous le plant) permet de pallier ce problème. L’amélioration est encore plus nette en répartissant la dose d’azote de façon différente entre les rangs : + 50 % sur le rang central et - 25 % sur les deux rangs latéraux (la dose d’azote est donc inchangée). Ce « recentrage » de l’azote associé à la localisation de la solution azotée à la plantation permet une meilleure alimentation du rang central.

Apport d’azote par voie foliaire

Cette méthode permet d’atteindre des coefficients d’utilisation convenables mais cependant inférieurs à ceux d’un apport au sol d’ammonitrate ; ce qui rend limité l’intérêt de cette technique. Chaque apport foliaire est réalisé avec 25 kg N/ha sous forme urée, diluée dans 400 litres d’eau par hectare et suivi d’une irrigation au plus tard le surlendemain.

Choix des formes d’engrais

Les deux grandes formes d’engrais minéral utilisées en pommes de terre sont l’ammonitrate et la solution azotée. En dehors des contraintes économiques (prix de l’unité d’azote) et d’organisation du travail (stockage, débits des chantiers d’épandage, largeurs d’épandage compatibles avec les autres interventions culturales), le choix de la forme d’engrais azoté doit être guidé par les éventuelles différences d’efficacité.


Ces différences sont attribuées aux pertes par volatilisation d’azote sous forme ammoniacale survenant dans les jours qui suivent l’épandage. Les risques sont potentiellement plus élevés avec la solution azotée que l’ammonitrate.


Les conditions favorisant ces pertes par volatilisation sont :

- l’épandage sur sol insuffisamment humide pour permettre une diffusion de l’engrais dans la solution du sol des premiers centimètres;
- des conditions ventées ;
- l’absence de pluie après l’apport ;
- l’apport sur sol nu qui ne permet pas une éventuelle reprise de l’ammoniac par le couvert végétal ;
- un pH du sol élevé (cas extrême des sols calcaires).


Des essais récents comparant les formes solution azotée et ammonitrate montrent que :

- le coefficient d’utilisation de l’azote de la solution azotée est inférieur ou égal à celui de l’ammonitrate (moyenne : - 6 %),
- les écarts de doses optimales sont faibles (-20 à + 20 kg N/ha),
- il n’y a pas d’effet sensible de la forme sur le rendement, % ms, NO3 ppm, et le reliquat récolte,
- il n’est pas nécessaire (en l’état actuel des références) d’adapter a priori la dose totale en fonction de la forme,
- le buttage limite fortement les probables pertes d’azote par volatilisation - même retardé de 1 à 2 semaines - à condition de bénéficier d’un minimum de pluie dans un délai de 7 jours.


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Pour en savoir plus

ARVALIS - Institut du végétal, Alternatech, INRA, ISAB, 2003 - Brochure « Azote et pomme de terre, les points-clefs du raisonnement de la fertilisation ».
Alternatech, ITCF, ITPT, INRA, 2002 - Guide pratique « Fertilisation azotée de la pomme de terre ».
COMIFER, 2011. Brochure « Calcul de la fertilisation azotée. Guide méthodologique pour l’établissement des prescriptions locales. »

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Jean-Pierre COHAN (ARVALIS - Institut du végétal)

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