L'azote est un élément nutritif fondamental pour la croissance des plantes, jouant un rôle central dans la synthèse des protéines, des acides nucléiques et de la chlorophylle. Dans l'agriculture moderne, les engrais azotés sont devenus indispensables pour optimiser les rendements des cultures et assurer la sécurité alimentaire mondiale. Parmi les différentes formes d'engrais disponibles, les granulés blancs azotés, qu'il s'agisse d'ammonitrate, d'urée ou de sulfate d'ammonium, occupent une place prépondérante. Cet article explore les caractéristiques, les avantages et les défis de ces engrais, en mettant en lumière leur rôle essentiel et les stratégies pour une fertilisation azotée durable.
L'Ammonitrate : Un Standard de Performance Agronomique
L'ammonitrate, un engrais azoté très prisé par les agriculteurs, se présente sous forme de granulés et est composé de nitrate d'ammonium. Il contient de l'azote sous deux formes distinctes : ammoniacale et nitrique, présentes à parts égales. Cette dualité confère à l'ammonitrate des atouts nombreux, tant sur le plan pratique que du point de vue du rendement. Il est considéré comme l'engrais minéral le plus performant, sa performance découlant principalement de sa faible sensibilité à la volatilisation ammoniacale, et ce, malgré le fait que la moitié de son azote soit sous forme d'ions ammonium. Cette caractéristique en fait un choix privilégié pour garantir un épandage uniforme et minimiser les pertes.
Des essais menés entre 2002 et 2012, comparant l'utilisation répétée d'ammonitrate à celle d'urée, avec une dose d'azote équivalente, ont démontré la supériorité de l'ammonitrate. Ces essais, coordonnés par l'UNIFA, ont mis en évidence des différences notables en termes de rendements entre les deux types d'engrais azotés, malgré une dose et une période d'application identiques. Ce phénomène s'explique en partie par l'absorption plus efficace de l'azote par les plantes lors de l'utilisation répétée d'ammonitrate. Cette absorption accrue se traduit par une production de biomasse supérieure, conduisant ainsi à une teneur en azote plus élevée.
L'épandage en agriculture à grande échelle a évolué au fil des décennies, privilégiant des largeurs de travail de 36 mètres, devenues la norme. Dans ce contexte, les épandeurs centrifuges ont bénéficié de progrès technologiques notables, incluant la pesée, la coupure de tronçons, et la modulation intra-parcellaire. L'ammonitrate offre une marge de sécurité significative pour garantir un épandage uniforme, ce qui est crucial pour la précision de l'application, l'amélioration de la rentabilité et la réduction de l'impact environnemental.
L'Urée Granulée : Avantages et Défis
L'urée granulée a connu un intérêt croissant ces dernières années, s'étendant à diverses cultures, y compris le blé tendre et dur, après avoir été principalement utilisée pour le maïs. Cet engrais est l'un des engrais azotés les plus concentrés du marché, offrant un apport efficace en nutriments pour une grande variété de cultures. Que vous cultiviez des céréales, des légumes, des fruits ou des cultures commerciales industrielles, l'engrais à l'urée assure une absorption rapide des nutriments, une meilleure santé des plantes et un potentiel de rendement maximal.
Cependant, l'urée présente un inconvénient pratique majeur. Avant d'être absorbée par les plantes, elle doit d'abord subir une hydrolyse pour se convertir en ammonium sous l'action des enzymes présentes dans le sol, notamment l'uréase. Ce processus peut varier de quelques jours à une semaine en fonction de la température et nécessite un certain niveau d'humidité du sol. Les racines des plantes ne peuvent pas assimiler directement l'azote uréique en quantité suffisante. L'hydrolyse de l'urée provoque temporairement une forte augmentation du pH dans la proximité immédiate du granulé d'engrais. Cela déplace l'équilibre physico-chimique entre l'ammonium (NH4+) en solution dans le sol et l'ammoniac (NH3) gazeux en faveur de ce dernier. Cela entraîne des pertes d'azote par volatilisation ammoniacale, qui constituent la principale raison de l'efficacité souvent moindre de l'azote uréique.
Les spécifications techniques d'un engrais à l'urée de haute pureté comme l'Urée Risso révèlent sa composition riche en azote (≥ 46.0%), sa faible teneur en biuret (≤ 1.0%), et sa complète solubilité dans l'eau. Ces caractéristiques le rendent idéal pour la fertigation, les pulvérisations foliaires ou les méthodes de diffusion traditionnelles. Malgré ses avantages, il est essentiel de gérer les inconvénients liés à la volatilisation. L'ajout d'un inhibiteur d'uréase à l'urée granulée permet de limiter la perte d'ammoniac, corrigeant ainsi certains inconvénients associés à l'urée et améliorant son efficacité agronomique.
Le Sulfate d'Ammonium : Un Apport Essentiel en Azote et Soufre
Le sulfate d'ammonium est un composé inorganique qui se présente sous forme de cristaux incolores ou de particules blanches. Il est insoluble dans l'éthanol et l'acétone, mais très soluble dans l'eau, avec une solubilité de 70,6 grammes à 0 °C et de 103,8 grammes à 100 °C. Sa solution aqueuse est acide, de densité relative 1,77 et de point de fusion compris entre 230 et 280 °C. Lorsqu'on chauffe le sulfate d'ammonium à plus de 280 °C, il se décompose et libère des gaz tels que l'ammoniac et le dioxyde de soufre.
Les granulés de sulfate d'ammonium ont une teneur élevée en azote (20,5 % et plus) et en soufre (23,5 % et plus), fournissant des nutriments essentiels aux cultures. Cette double action contribue à augmenter considérablement les rendements et les taux de croissance des cultures. La granulométrie de ce produit est uniforme, plus de 90 % répondant à la norme de 2 à 4,75 mm, ce qui facilite son épandage.
Le sulfate d'ammonium est non seulement largement utilisé dans le domaine de la plantation agricole, mais il est également très efficace dans l'horticulture. Cet engrais granulaire blanc ou presque blanc, de haute pureté et stable, est non seulement fiable en termes de qualité, mais a également été largement reconnu à l'échelle internationale. Il est fréquemment utilisé comme engrais pour diverses cultures, fournissant efficacement l'azote et le soufre nécessaires aux plantes et favorisant leur croissance et leur développement. Il contribue de manière significative à l'augmentation des rendements agricoles, à l'amélioration de la qualité des sols et au soutien d'une agriculture durable.
En plus de la production agricole, le sulfate d'ammonium peut contribuer à réguler le pH du sol, à améliorer sa structure et, par conséquent, à accroître sa fertilité. En horticulture, il est utilisé pour fertiliser les fleurs et les plantes ornementales afin d'améliorer leur couleur et leur croissance. Il est également couramment utilisé pour la fertilisation des pelouses et en riziculture pour améliorer le rendement et la qualité du riz. Outre l'agriculture, le sulfate d'ammonium peut également être utilisé dans certains procédés industriels tels que la fabrication de produits pharmaceutiques et la synthèse chimique.
Engrais à Libération Contrôlée (CRF) : Optimisation et Durabilité
Les engrais enrobés ou à libération contrôlée (CRF) sont devenus de plus en plus populaires et ont attiré l’attention des producteurs et des agronomes du monde entier. L’application de quantités plus faibles de produits de nutrition des plantes peut être une solution pour faire face aux nouvelles réglementations limitant la quantité d’azote lixivié. Des preuves scientifiques ont montré que les agriculteurs peuvent atteindre un rendement plus élevé et une meilleure qualité avec des engrais enrobés. Ces engrais permettent d’obtenir des résultats au moins aussi bons que les engrais standards tout en utilisant des quantités moindres (parfois jusqu’à 25 % de moins), et offrent l’avantage de réduire la lixiviation ou lessivage des nutriments et de nécessiter moins de passages.
Les CRF sont utilisés dans toutes les cultures agricoles et horticoles du monde entier. Chaque application nécessite une stratégie de fertilisation spécifique en fonction du climat. En raison de la durée de libération des nutriments contenus dans l’enrobage, il est possible de fertiliser sur des cycles allant de 6 semaines à 18 mois. Les CRF sont des engrais agricoles avec un ou plusieurs macro-, méso- ou micronutriments primaires dans un granulé enrobé. Il existe différents types d’enrobage permettant de libérer progressivement les nutriments.
La partie la plus importante d’un CRF est l’enrobage lui-même. La différence dans les pourcentages d’enrobage affecte la disponibilité directe des nutriments ainsi que la lixiviation pendant la saison de croissance. Le type d’enrobage est également important, qu’il s’agisse d’un enrobage en résine, en sulfate à libération initiale plus élevée, en polymère (polyéthylène) ou 100% biodégradable. Chaque technologie d’enrobage a ses propres caractéristiques. Les facteurs influençant la libération des nutriments sont l’humidité et la température du sol. Dans les enrobages en résine ou en sulfate, le mécanisme de libération est principalement déterminé par l’épaisseur de l’enrobage. Certains fertilisants enrobés permettent à la microbiologie du sol d’affecter le profil de libération.
Au cours du processus de production, le choix des nutriments combiné au type d’enrobage est le facteur clé de la libération des macro- et micronutriments. Si cette combinaison n’est pas correcte, tous les macronutriments (en particulier les microéléments) ne seront pas libérés. Si les nutriments restent dans le granulé, la plante ne peut pas en bénéficier.
Pour obtenir les meilleurs résultats, il est crucial de choisir un CRF répondant aux besoins d’une culture particulière en tenant compte du type de sol, de la température et de la méthode de culture. Il faut également tenir compte de la façon dont les éléments individuels sont libérés ainsi que de la période d’efficacité du CRF. Par exemple, les poireaux d’automne ont des exigences différentes des poireaux d’hiver. Une meilleure croissance des plantes est obtenue en raison de la disponibilité continue et uniforme des nutriments. L’application d’engrais agricoles peut être réduite de 20 à 25 % car le risque de lixiviation est minime. Même avec un CRF, la pluie éliminera les minéraux présents dans l’environnement racinaire, mais le CRF libérera immédiatement de nouveaux nutriments.
Les effets positifs de l’utilisation d’un CRF peuvent inclure des rendements plus élevés, une distribution des éléments de meilleure qualité, un calibre plus uniforme, un tubercule plus gros et un poids plus important. Étant donné que la plante pousse uniformément et progressivement, elle est moins sensible aux nuisibles et aux maladies telles que les pucerons ou l’oïdium, et souffrira de moins de carences.
Le choix du bon CRF peut être difficile pour les agriculteurs, en fonction du climat et du budget. L’aspect le plus important est probablement l’efficacité du produit : la libération de nutriments répond-elle aux besoins de la plante pendant toute la phase de croissance ? Des experts peuvent conseiller les exploitants agricoles sur des questions de fertilisation spécifiques, et il est même possible d’établir un tableau de libération des éléments nutritifs au fil du temps, pour chaque élément nutritif, en tenant compte de toutes les conditions pertinentes.
La Production des Engrais Azotés : De la Matière Première à l'Engrais Complexe
La production d'engrais azotés, qu'ils soient sous forme de granulés blancs ou de complexes NPK, est un processus industriel sophistiqué qui débute généralement par la transformation du gaz naturel. Dans une usine moderne, le gaz naturel, essentiellement du méthane, est enrichi par combinaison avec l'azote de l’air pour former l'ammoniac. Il est à noter que 80% du gaz naturel est utilisé comme matière première pour fabriquer cet engrais, tandis que 20% sert à produire de la chaleur entretenant la réaction ainsi que de l’électricité.
L'ammoniac ainsi produit est la pierre angulaire de la fabrication de nombreux engrais azotés. En combinant l'un des deux principaux types d'engrais, le nitrate d'ammonium et l'urée, avec d'autres éléments comme le phosphore et le potassium, on forme des engrais complexes NPK. Le nitrate d'ammonium associé à une charge telle que la dolomie constitue de l'ammonitrate 27.
#LeVraiDuFaux : tout comprendre sur les engrais azotés
Les usines d'engrais opèrent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, ne s'arrêtant qu'une fois par an pour les travaux de maintenance et la modernisation des installations. Des contrôles quotidiens garantissent une qualité mécanique et chimique constante des produits, essentielle pour leur épandabilité, la précision de l'application, un faible impact sur l'environnement et un bon retour sur investissement. Les engrais minéraux doivent être de purs nutriments, sans adjonction de matières à l'utilité incertaine et aux effets non vérifiés. L'assurance d'une qualité optimale va de pair avec un investissement continu dans les ressources humaines et l'amélioration des technologies.
Le Cycle de l'Azote dans le Sol et les Engrais
La fertilisation combine les apports d'un large nombre de produits d'origines organique et minérale. Les formes d'azote présentes dans les fertilisants organiques et minéraux se transforment sous l'action des microorganismes et des enzymes présentes dans le sol : minéralisation, hydrolyse de l'urée, nitrification. La vitesse de transformation des formes dépend à chaque étape de la température du sol, de son humidité et de son aération.
L'azote organique présent dans les fertilisants organiques évolue soit vers la fraction stable de la matière organique du sol (humus), soit vers la forme minérale, l'azote ammoniacal. Ainsi, l'azote organique des composts et plus généralement des fertilisants à Corg/Norg élevé (> 10 ou 12) tend à rejoindre le stock de la matière organique du sol et se minéralise très peu. À l'inverse, l'azote organique des fientes de volaille et du lisier de porc se minéralise en partie dans les mois qui suivent l'apport.
L'azote uréique présent dans l'urée et la solution azotée est transformé en azote ammoniacal par des enzymes présentes dans le sol appelées uréases. L'azote ammoniacal est présent dans les engrais ammoniacaux (sulfate et phosphates d'ammoniaque, nitrate d'ammonium appelé ammonitrates). Il est aussi présent dans certains effluents d'élevage bruts tels que les lisiers et dans les digestats de méthanisation. Il est transformé en azote nitrique par des bactéries au cours du processus de nitrification, sous des conditions de pH exigeantes.
L'azote nitrique ou nitrate est présent dans les ammonitrates et dans les engrais nitriques (nitrate de potassium, nitrate de calcium…). Il est la forme préférentiellement prélevée par les plantes et se trouve sous forme dissoute dans l'eau du sol. Dans certaines conditions d'excès d'eau, il subit la dénitrification qui conduit à des pertes gazeuses (protoxyde d'azote N2O ou diazote N2).
Pour réduire la perte d'ammoniac, plusieurs recommandations sont à suivre. L'ajout à l'urée granulée d'un inhibiteur d'uréase permet également de limiter la perte d'ammoniac. À la sortie de l'hiver, il est conseillé d'éviter des apports trop précoces qui pourraient être suivis d'une période pluvieuse entraînant du drainage et de la lixiviation. Un apport d'engrais azoté minéral a pour conséquence une rapide augmentation des concentrations en azote uréique, ammoniacal ou nitrique dans le sol qui peut favoriser des pertes plus importantes par volatilisation, lixiviation ou dénitrification. Pour limiter ce risque, il est préférable de fractionner en plusieurs apports la quantité d'azote calculée par la méthode COMIFER. Les engrais à libération progressive et contrôlée offrent une alternative à ce fractionnement en plusieurs apports. Les retardateurs de nitrification limitent les risques de dénitrification et de lixiviation de l'azote nitrique. Les engrais enrobés limitent les risques de volatilisation et de lixiviation grâce à une libération progressive de l'azote à travers la coque du granulé, la proportion d'azote enrobé et l'épaisseur de l'enrobant contrôlant la libération sur quelques semaines à quelques mois.
L'incorporation de certains engrais azotés minéraux ou organiques au sol est un moyen de limiter le risque de volatilisation d'ammoniac. La volatilisation se produit à partir des formes uréique et ammoniacale présentes dans des engrais minéraux et des produits résiduaires organiques (lisiers, digestats de méthanisation, fientes et fumiers frais…). L'incorporation au sol des fertilisants azotés organiques et minéraux est aussi intéressante pour placer ces éléments à une profondeur de 5-10 cm plus humide et mieux explorée par les racines qu'en surface. Cependant, si l'on réduit le risque de perte d'ammoniac, on peut l'augmenter du côté de la perte de protoxyde d'azote par dénitrification en condition d'excès d'eau.
Stratégies de Fertilisation Azotée et Agriculture Biologique
La dynamique des besoins en azote de la culture est connue par sa courbe d'absorption, tandis que celle de la minéralisation de l'azote du sol est plus variable selon le climat. En rapprochant ces deux courbes, on peut faire le choix de plusieurs dates d'apport pour alimenter une culture comme un blé d'hiver, une stratégie en trois apports étant classique. Cette stratégie de fractionnement en deux ou trois apports s'applique aussi à d'autres cultures d'automne (colza, orge d'hiver) et de printemps (orge de printemps, maïs). Le fractionnement est facilité par les techniques de ferti-irrigation, qui permettent d'apporter les éléments nutritifs avec l'eau d'irrigation, avec des apports hebdomadaires ou bi-hebdomadaires possibles grâce à une solution nutritive complète et ajustée par élément en fonction de l'âge de la culture.
L'incorporation de l'engrais dans ou à proximité de la ligne de semis de la culture améliore l'efficience de la fertilisation particulièrement pour l'azote lorsqu'il présente un risque de perte d'ammoniac, ainsi que pour le phosphore peu mobile. Au stade 6-8 feuilles du maïs, le deuxième apport d'azote est plus efficace s'il est incorporé en ligne dans l'inter-rang par un coutre ou un disque afin d'éviter la volatilisation de l'ammoniac. Cependant, cela ne représente qu'une partie de l'apport, car les besoins quantitatifs sont faibles aux premiers stades des cultures.
En agriculture biologique, les engrais azotés minéraux de synthèse sont interdits (ammonitrates, urée, sulfate d'ammoniaque, solution azotée…). De plus, les lisiers et les boues de station d'épuration sont également exclus, malgré leurs coefficients d'équivalence engrais assez élevés. Pour fournir de l'azote aux plantes, l'agriculture biologique a recours aux légumineuses pour fixer de l'azote de l'air et à des apports organiques plus réguliers. Malgré cela, la fertilisation azotée est identifiée, avec le désherbage, comme une des limites techniques à la productivité des grandes cultures en agriculture biologique. D'après l'INRA (2013), les rendements des blés et des orges seraient inférieurs en moyenne de 44% en agriculture biologique comparés à ceux de l'agriculture dite « conventionnelle » en France.
Pour compenser ces restrictions, l'agriculture biologique s'appuie sur plusieurs leviers :
- Cultiver plus souvent les légumineuses pour fournir de l'azote aux céréales.
- Augmenter la minéralisation de l'azote par des apports réguliers de matière organique. L'apport fréquent de composts, fumiers et autres amendements organiques permet d'augmenter progressivement la teneur en matière organique du sol, ce qui entraîne un accroissement de la minéralisation de l'azote significatif à long terme. Cependant, la minéralisation dépend du climat (température et humidité du sol) et peut s'avérer trop tardive certaines années pour répondre aux besoins des cultures, en particulier des cultures d'automne (colza, blé tendre, orges…).
- Utiliser des engrais organiques azotés « utilisables en agriculture biologique ». Certains engrais organiques rapidement minéralisables (Corg/Norg <8) peuvent être utilisés en agriculture biologique, tels que les guanos, les fumiers de volaille et fientes en provenance d'exploitations bio ou conventionnelles, les vinasses de betterave, les poudres de viande ou de plume, et le sang séché. La mention « utilisable en agriculture biologique conformément au règlement (CE) n°834/2007 » doit figurer sur l'étiquette et/ou sur la facture du produit.
En ce qui concerne les autres nutriments en agriculture biologique, le phosphate naturel tendre, le phosphate alumino-calcique et les scories de déphosphoration sont les seuls engrais phosphatés minéraux autorisés. Le sel brut de potasse, la vinasse et les extraits de vinasse ainsi que le sulfate de potassium résultant d'une extraction physique à partir d'un sel brut sont utilisables directement ou en matière première dans des engrais composés. Le carbonate de magnésium présent dans la dolomie et dans d'autres amendements minéraux calco-magnésiens est utilisable, mais pas la chaux magnésienne qui subit une cuisson. Enfin, la kiesérite d'origine naturelle est utilisable, mais pas le sulfate de magnésium obtenu par réaction chimique.