Une couverture suffisante en macro et en oligo-éléments est un point essentiel pour des animaux en bonne santé, résistants et ayant une bonne productivité. Un approvisionnement suffisant en minéraux peut être obtenu de diverses manières. Une partie des besoins en macro-éléments (calcium, phosphore, magnésium, sodium et soufre) et en oligo-éléments, comme le zinc ou le cuivre, est déjà apportée par le fourrage. La teneur en minéraux du fourrage dépend de divers facteurs tels que le sol, la fertilisation, la composition botanique, le stade de développement et la conservation. La teneur en oligo-éléments des fourrages herbagers est rarement suffisante pour couvrir les besoins d’une vache, une distribution d’un minéral enrichi est donc nécessaire.
Le soufre : un pilier du métabolisme énergétique et protéique
Le soufre (S) est l’un des éléments chimiques les plus courants. Au cours de la production et de la combustion d’énergie fossiles tels que le pétrole brut, le gaz naturel ou le charbon, de grandes quantités de dioxyde de soufre sont libérées et se retrouvent dans l’air. Le dioxyde de soufre réagit avec l’eau et revient sur terre sous forme de « pluie acide ». Ces pluies acides ont entraîné la mort de grandes forêts en Europe dans les années 1970. Lorsque le danger des pluies acides a été reconnu, diverses mesures ont été prises et mises en œuvre avec succès. En Suisse, les émissions de dioxyde de soufre ont diminué de plus de 90% entre 1980 et 2010. Aujourd’hui, on estime que 5 à 10 kg de S / ha pénètrent dans le sol via la pluie. Une prairie intensive utilise 30 à 50 kg S / ha. La diminution des niveaux de soufre dans le sol signifie également une diminution des teneurs en soufre dans les fourrages et moins de soufre disponible pour la vache.
Comme le soufre remplit des fonctions importantes dans le métabolisme, Granovit a maintenant décidé de proposer une teneur en soufre de 1% dans tous les minéraux de la gamme premium (par exemple 8776 TMR 0,8: 1). Par exemple, le soufre est un élément essentiel de la synthèse des acides aminés méthionine et cystine. La méthionine est considérée comme le premier acide aminé limitant chez les vaches laitières et a une influence majeure sur la production laitière et la teneur en protéines du lait. Le soufre est également un élément important du métabolisme énergétique. En tant que composant de la coenzyme A, le soufre est indispensable au métabolisme énergétique. Sans coenzyme A, ni les glucides (fibres, amidon, sucre) issus du fourrage, ni la graisse provenant du fourrage ou de la mobilisation de la graisse corporelle ne peuvent être transformés en énergie. Un manque de soufre conduit donc à une détérioration de l’apport énergétique et protéique.
Le sélénium : enjeux de santé animale et biodisponibilité
Alors que la teneur en soufre des sols suisses n’a diminué qu’au cours des dernières décennies, le sélénium a toujours été rare dans nos sols. Des veaux faibles et sans une bonne immunité sont souvent le premier signe d’une carence en sélénium. Le veau naîtra avec un bon apport en sélénium et sera vital et résilient seulement si la vache gestante aura eu une alimentation couverte en sélénium. Chez la vache, une carence en sélénium est perceptible, entre autres, par des troubles de la fertilité et des rétentions placentaires. En tant que composant d’acides aminés et d’enzymes, le sélénium est impliqué dans de nombreuses fonctions métaboliques importantes. Entre autres, il joue un rôle important dans le métabolisme des hormones thyroïdiennes, favorise la défense contre les maladies et infections et protège l’organisme des conséquences du stress oxydatif.
L’approvisionnement en sélénium de la vache peut être optimisé de différentes manières. D’une part, il est important de fournir un apport suffisant en sélénium, car c’est le seul moyen pour l’animal d’en absorber suffisamment. D’autre part, il est important que le sélénium distribué soit non seulement mangé par la vache, mais aussi bien absorbé et utilisé. Si du sélénium inorganique est apporté par l’alimentation, il se détachera vite de sa molécule de liaison inorganique et recherchera un transporteur organique, par exemple un acide aminé. Grâce à ce transporteur, le sélénium pénètre dans la circulation sanguine à travers la paroi de l’intestin grêle. Il existe différentes possibilités pour minimiser les interactions entre les minéraux. Dans les minéraux premium Granovit, 40% du sélénium et 50% du zinc, du cuivre et du manganèse sont liés organiquement. Cela signifie que les oligo-éléments sont déjà liés à un transporteur approprié, et peuvent être absorbés de manière efficace sans risque que les oligo-éléments interagissent entre eux. Les minéraux premium Granovit sont également enrichis en sélénium protégé dans le rumen. Cette innovation permet de protéger le sélénium inorganique de la dégradation dans le rumen et d’interactions négatives avec d’autres oligo-éléments. De cette façon, il atteint l’intestin grêle, où la couche protectrice se décompose lentement et le sélénium est libéré en continu sur une plus longue période de temps.
Le cycle de reproduction chez la vache laitière
La biofortification des prairies par les engrais enrichis
Des essais conduits en Norvège montrent que l’apport d’un engrais enrichi en sélénium à raison de 3g Se/ha suffit à redresser la teneur en sélénium dans l’herbe au-dessus du seuil de 0,1 mg Se/kg MS (Figure 1). Le sélénium reste disponible dans l’herbe à une teneur supérieure aux besoins du bétail jusqu’à 70 jours après application. D’autres essais menés par l’Université de Liège en Belgique montrent en effet qu’un apport de l’ordre de 10g Se/ha/an, réparti en 3 applications d’environ 3g Se/ha, conduit en moyenne sur le cycle une forte augmentation de la concentration en Se : x 4,8 dans l’herbe pâturée, x 3,6 dans l’herbe ensilée (Figure 2). L’herbe pâturée semble répondre un peu mieux que l’herbe ensilée à un apport d’engrais enrichi en sélénium. Ce sélénium assimilé par l’herbe est ensuite transféré efficacement de la prairie à l’animal. Comment expliquer l’efficacité de cette solution ? Le sélénium minéral, assimilé préférentiellement par les plantes sous forme de sélénate, est transformé par les plantes en sélénium organique sous la forme de deux acides aminés : la sélénométhionine et la sélénocystéine. Ces deux acides aminés sont des composés analogues séléniés respectivement de la méthionine et de la cystéine impliquées dans la formation des protéines végétale et dans lesquelles le sélénium vient remplacer le soufre.
Seco Fertilisants, spécialiste des engrais complexes granulés, lance un engrais minéral enrichi en sélénium. « Cet engrais NP contenant du soufre et de l’azote sous forme nitrique et ammoniacal permet d’apporter du sélénate (forme minérale du sélénium) aux plantes pâturées ou fauchées. Assimilable à 80 % par la plante, à l’inverse du sélénite qui lui n’est assimilable qu’à 30 %, il est ensuite synthétisé en sélénium organique qui lui sera assimilable de 80 à 100 % par les animaux. » L’objectif est de complémenter les troupeaux en sélénium par le biais de la ration ou du pâturage. La première formule commercialisée sera un 22.5.0 + 22 de SO3. Différentes formules vont suivre, adaptées aux besoins des élevages français (bovins, ovins et caprins). Ce produit est homologué sur blé, maïs ensilage, prairie pâturée, prairie fauchée et prairie mixte.
Propriétés chimiques et origines industrielles du sélénium
Le nom du sélénium vient de Séléné, la déesse grecque de la Lune. Lors de sa découverte, en 1817 par Jons Jakob Berzelius et son assistant Johann Gottlieb Gahn, il a été remarqué que l’élément est très souvent associé au tellure qui, lui, est nommé d’après la Terre. Il existe sous des formes alpha et bêta, monocliniques donnant le sélénium gris, stable, vers 200°C. Il n’existe pas de gisement propre de sélénium, celui-ci est, associé avec le tellure, principalement co-produit de la métallurgie du cuivre mais aussi de celles du plomb et du nickel. Le sélénium peut être récupéré lors du traitement, par pyrométallurgie, des minerais sulfurés de cuivre. Après le traitement pyrométallurgique des concentrés de cuivre, le sélénium, avec le tellure, se retrouve dans le blister, constitué, à 99 %, de cuivre. Celui-ci est purifié par électrolyse à anode soluble après avoir été coulé sous forme d’anodes et le cuivre, avec une pureté de 99,99 %, se dépose à la cathode. Lors de cette électrolyse, il se forme des boues qui renferment les impuretés, bismuth, or, argent, sélénium, tellure ainsi que de 15 à 35 % de cuivre. La plupart des raffineries de cuivre récupère ces boues mais elles ne sont exploitées pour la récupération du sélénium et des métaux précieux contenus que par une partie d’entre elles.
Par grillage alcalin qui consiste à chauffer les boues, vers 530-650°C, en présence de carbonate de sodium, afin d’oxyder le sélénium et le tellure sous forme de sélénate et tellurate, dans lesquels le sélénium et le tellure possèdent le degré d’oxydation +6, comme le soufre dans les sulfates, puis à effectuer une lixiviation à l’aide d’une solution d’hydroxyde de sodium. Le sélénate de sodium passe en solution, le tellurate reste dans la phase solide. Par grillage sulfatant, en présence d’acide sulfurique, vers 500-600°C, le sélénium est volatilisé sous forme de dioxyde alors que le dioxyde de tellure reste dans la phase solide.
Mécanismes physiologiques de la fertilisation azotée enrichie
Les engrais azotés enrichis en sélénium sont des produits azotés standards - tels que l'urée, l'UAN, le sulfate d'ammonium ou les mélanges NPK - qui ont été enrobés ou imprégnés de petites quantités contrôlées de sélénium, généralement sous forme de sélénate de sodium (Na₂SeO₄) ou de sélénite de sodium (Na₂SeO₃). Lorsqu'ils sont appliqués sur le terrain, ces engrais améliorent la performance des cultures en renforçant la tolérance au stress, en favorisant une croissance racinaire plus saine et en renforçant les systèmes de défense des plantes. Le sélénium aide les plantes à modérer le stress oxydatif, à maintenir une meilleure fonction chlorophyllienne et à faire face à la sécheresse, à la salinité et à certaines pressions pathogènes. Parce que le sélénium est délivré conjointement avec l'azote, les cultures l'absorbent plus efficacement, ce qui se traduit souvent par une croissance initiale plus forte, un meilleur vigueur et des peuplements plus homogènes.
Le principe agronomique derrière l'utilisation des engrais azotés enrichis en Se est que le sélénium, appliqué en doses très faibles et contrôlées, améliore les fonctions physiologiques des plantes telles que la capacité antioxydante, la tolérance au stress, le développement racinaire et l'efficacité d'utilisation de l'azote. Sélénate (SeVI) est très soluble et se déplace facilement dans le sol et les tissus végétaux. Sélénite (SeIV) est plus fortement lié aux particules du sol et tend à rester près de la zone racinaire. Une fois à l'intérieur de la plante, le sélénium participe à la voie métabolique du soufre, où il stimule le système antioxydant naturel de la plante (par exemple, glutathion, peroxydases). Les engrais azotés agissent comme vecteurs pratiques pour le sélénium car ils assurent une distribution uniforme sur le terrain et améliorent l'absorption du Se.
Gestion des sols et interactions minérales
Les éléments minéraux peuvent montrer des comportements antagonistes lors de l'absorption par la plante. Ainsi, un élément est antagoniste d'un ou plusieurs autres lorsqu'il empêche, à cause de sa concentration trop élevée dans le sol, l'absorption de ces éléments, en quantité suffisante et équilibrée, par la plante. Dernièrement, une étude réalisée sur le territoire du Parc naturel Haute-Sûre Forêt d’Anlier a montré que seuls 43,8 % des échantillons de sols présentaient un équilibre K/Mg optimal. La situation est défavorable dans 47,5 % des cas. Plus inquiétant encore, 8,8 % des terres présentent une teneur en magnésium 2 fois plus importante que celle du potassium ! Dans une telle situation, une nutrition potassique trop faible est fortement à craindre. Dans plusieurs cas, des problèmes d’implantation ou encore des problèmes de productivité ou de persistance des prairies ont été constatés. Une des hypothèses avancées est le blocage du potassium dû à un excès de magnésium.
Par ailleurs, depuis quelques années, les résultats d’analyse de sols montrent une augmentation des teneurs en magnésium des sols alors que cet élément était réputé déficitaire dans les sols ardennais. Cette inversion de situation est certainement due à l’application quasi systématique de chaux magnésienne et d’engrais enrichis en cet élément durant les dernières décennies. Il est toujours déficitaire dans l’herbe. Le magnésium est essentiel pour les végétaux et les animaux. Surveiller en prairie, il est un facteur de risque important lors de la mise à l’herbe, car un taux bas dans le sang caractérise la tétanie d'herbage.
Perspectives agronomiques et biofortification
La biofortification en Se favorise les rendements et les paramètres de qualité des cultures. Dans le riz, deux espèces de Se, sélénate (SeO4 2−) et sélénite (SeO3 2−), ont été appliquées à un taux équivalent à 30 g ha−1. Quatre méthodes d'application ont été employées : (i) Se appliqué à la préparation du sol, (ii) granulés d'urée enrichis en Se appliqués dans l'eau d'inondation au stade montaison ; (iii) application foliaire de Se au stade montaison ; et (iv) engrais liquide au Se appliqué au sol ou dans l'eau d'inondation au stade montaison. Dans le blé, des essais ont démontré que l’application foliaire de Se + 2 % d’urée doublait la teneur en Se du grain comparé à l’application foliaire uniquement Se. Un essai en pots a été mis en place pour étudier si l’application de 3,33 µg kg−1 de Se (équivalent à 10 g ha−1) au blé pouvait être rendue plus efficace par sa co-application avec des vecteurs macronutriments, soit au sol, soit sur les feuilles. Au sol, le Se a été appliqué seul (sélénate uniquement) ou sous forme d’engrais macronutriments granulaires enrichis en Se fournissant azote, phosphore, potassium ou soufre.
Les engrais azotés enrichis en sélénium sont un outil agronomique éprouvé qui améliore la vigueur des cultures, la tolérance au stress et l'efficacité d'utilisation des nutriments. De petites doses bien régulées de Se - surtout lorsqu'elles sont appliquées avec l'azote durant les stades reproductifs - renforcent l'activité antioxydante, soutiennent la croissance racinaire et aident à maintenir la stabilité des rendements sous sécheresse, chaleur ou salinité. Parce que le Se a une plage de sécurité étroite, les applications doivent être adaptées aux conditions du sol et aux besoins des cultures. En France, malgré ses nombreux avantages, cette solution est encore peu connue contrairement à des voisins européens chez lesquels les engrais enrichis en sélénium sont plébiscités. Yara® se propose d’accompagner les éleveurs français dans l’adoption de cette nouvelle pratique en leur faisant bénéficier de toute son expertise agronomique, technique et réglementaire sur le sujet.
Pour tous ceux qui souhaitent valoriser au maximum la ressource en herbe de leur exploitation, apporter un engrais enrichi en sélénium sur prairie est donc une solution efficace pour redresser la teneur en sélénium du fourrage et répondre aux besoins en sélénium des animaux. Il est nécessaire de cultiver l’herbe, autant sur le plan qualitatif que quantitatif, pour maximiser son utilisation et diminuer les coûts alimentaires. C’est également un levier pour répondre aux besoins en oligo-éléments essentiels pour les animaux, même s’ils ne sont pas toujours nécessaires à la croissance de l’herbe. A l’occasion du lancement de ses nouveaux ammonitrates enrichis en sélénium, Yara® double les points (drakkars) offerts par tonne de produit acheté sur son programme de fidélité.