La luzerne (Medicago sativa), une légumineuse fourragère d'importance mondiale, joue un rôle crucial dans les systèmes agricoles modernes, qu'ils soient conventionnels ou biologiques. Cultivée sur une grande variété de sols et sous divers climats, elle se distingue par sa capacité à améliorer la fertilité des sols et à réduire la dépendance aux intrants azotés. Cet article explore les aspects fondamentaux de la fertilisation de la luzerne, depuis ses besoins nutritionnels spécifiques jusqu'à son utilisation potentielle comme engrais de ferme, en passant par les défis économiques et les stratégies d'optimisation de sa culture.
La Luzerne au Cœur de l'Agriculture Durable : Un Atout Agronomique et Économique
L'utilisation des parties aériennes de la luzerne en tant qu’engrais de ferme peut être une solution de substitution aux apports d’engrais organiques parfois coûteux. De plus, cette forme de valorisation permet d’introduire la luzerne dans les exploitations agricoles qui ne peuvent en produire faute de débouchés. La luzerne est une excellente tête d'assolement. Implantée pour trois à quatre années, elle améliore la structure du sol et fournit un reliquat azoté d'une quarantaine d'unités d'azote à la culture suivante. Elle est également très sobre en intrants, ne nécessitant généralement un désherbage que la première année et n'ayant besoin ni d'insecticide ni de fongicide.
Appartenant à la famille des légumineuses, la luzerne fixe l'azote de l'air, ce qui la dispense de tout apport d'azote minéral. La seule fertilisation réellement nécessaire est un apport de potasse, qui est l'un des principaux déterminants du rendement. La culture de la luzerne améliore durablement la rentabilité globale de l'exploitation grâce à l'absence d'engrais azoté, une protection réduite à un seul programme de désherbage, une récolte potentiellement prise en charge par une coopérative, la fourniture d'azote à la culture suivante, et une amélioration de la structure et de la fertilité du sol. Pour diversifier l'assolement, s'adapter au contexte de changement climatique ou encore renforcer l'autonomie protéique de l'élevage, la luzerne a tout bon. Du point de vue alimentaire pour le troupeau, il s'agit d'un fourrage appétant, riche en Matière Azotée Totale (MAT), en minéraux et en vitamines.
Comprendre les Besoins Nutritionnels Spécifiques de la Luzerne
La luzerne, comme toute culture, a des besoins nutritionnels précis pour optimiser sa croissance, sa productivité et sa capacité à fixer l'azote. Une compréhension approfondie de ces besoins est essentielle pour élaborer un plan de fertilisation efficace.
Dynamique d'Absorption des Nutriments et Facteurs Clés
L’absorption des nutriments par la luzerne se produit pendant la saison de croissance, en plusieurs vagues entre les coupes. Les engrais solubles progressivement, tels que le Polysulphate, sont très utiles dans ce cas. L’absorption de l’azote n’a pas besoin d’être prise en compte dans le plan de fertilisation, car la luzerne assimile l’azote dans l’air, par symbiose avec le rhizobium, au niveau de la zone racinaire. Cependant, la disponibilité des nutriments sera déterminante pour l’efficacité de la nodulation et la fixation de l’azote par le rhizobium et, par conséquent, elle doit être prise en compte.
La quantité totale d’éléments nutritifs assimilés par la culture dépend du nombre de coupes et de la productivité du système d’exploitation. La productivité est plus élevée au cours de la deuxième et de la troisième année, avec plus de 20 tonnes de matière sèche produites en culture irriguée dans les régions méridionales.
Nutriments Essentiels et Leur Rôle Crucial
La fertilité du sol et la disponibilité des nutriments ont un impact considérable sur la qualité de la luzerne. Un bon ajustement des matières organiques dans le sol, avant la mise en place du plan de fertilisation pour la luzerne, apportera une bonne partie des nutriments nécessaires pour les saisons suivantes.
- Azote (N) : Bien que la luzerne fixe son propre azote atmosphérique, la disponibilité d'autres nutriments est cruciale pour l'efficacité de cette fixation. La nodulation des rhizobactéries et la fixation de l'azote sont des processus fortement influencés par d'autres éléments.
- Phosphore (P2O5) : Stéphanie Guibert de la chambre d'agriculture de la Mayenne rappelle : « Inutile de lui apporter de l'azote. En revanche, la luzerne est très exigeante en phosphore, il ne faut pas le négliger. » Le phosphore est vital pour la croissance et la ramification, le développement de la plante (floraison), la résistance à la sécheresse, la production de matière sèche et la teneur en protéines. Une carence en phosphore se manifeste par des feuilles plus petites et une ramification réduite.
- Potassium (K2O) : Seule une fertilisation en potasse est nécessaire. Comme toute légumineuse, la luzerne capte elle-même l'azote de l'air contenu dans le sol via les nodosités présentes sur ses racines. La seule fertilisation requise est un apport de potasse, l'un des principaux déterminants du rendement. Le potassium est essentiel pour la croissance et la ramification, le développement de la plante, la résistance à la sécheresse, la production de matière sèche et la teneur en protéines, ainsi que la résistance hivernale et la longévité. Une carence précoce en potassium peut être observée.
- Calcium (CaO) : Le calcium améliore la nodulation du rhizobium. En règle générale, la luzerne consomme deux fois plus de calcium que de potassium, ce qui peut en faire un nutriment limitant, même dans les sols calcaires. Le chaulage, avec un pH idéal à 6,5, est recommandé pour les sols acides. Le calcium joue un rôle favorable dans la nodulation des rhizobactéries, la fixation de l'azote, la croissance et la ramification, le développement de la plante, la production de matière sèche et la teneur en protéines, ainsi que la digestibilité.
- Soufre (SO3) : L'apport en soufre est essentiel pour une fixation efficace de l'azote. Le soufre est indispensable au bon développement de la biologie symbiotique de la luzerne, augmentant de manière significative le rendement de la culture principale. Une carence en soufre dans les champs de luzerne peut se produire dans de nombreux environnements et sur différents types de sols. Le soufre est essentiel pour le développement d’une culture, mais dans le cas de la luzerne, il joue également un rôle important pour la symbiose avec le rhizobium et la fixation efficace de l’azote. Le soufre est favorable à la nodulation des rhizobactéries, à la fixation de l'azote, à la croissance et à la ramification, au développement de la plante, à la production de matière sèche et à la teneur en protéines, et à la résistance hivernale et la longévité. Une carence précoce en soufre peut être observée.
- Magnésium (MgO) : Le magnésium est favorable à la nodulation des rhizobactéries, à la fixation de l'azote, à la croissance et à la ramification, au développement de la plante, à la résistance à la sécheresse, à la production de matière sèche et à la teneur en protéines, ainsi qu'à la résistance hivernale et la longévité. Une carence précoce en magnésium peut être observée.
- Zinc (Zn) : Le zinc est un élément limitant et souvent oublié, indispensable à la transformation des protéines et des sucres simples dans les tiges et les feuilles. Nos engrais sont riches en zinc, éléments indispensables au bon développement de la biologie symbiotique de la luzerne.
- Molybdène (Mo) : Le molybdène est un élément indispensable pour les bactéries fixatrices d'azote. Son apport augmente l'activité dans les nodules racinaires, augmentant ainsi la disponibilité de l'azote pour la luzerne. Nos engrais sont riches en molybdène.
Stratégies de Fertilisation et Approches Pratiques
Un bon plan de fertilisation pour la luzerne doit prendre en compte la physiologie du rhizobium et les besoins en nutriments de la plante.
Gestion du Sol et Conditions de Culture
La luzerne est cultivée dans le monde entier, en agriculture pluviale ou irriguée, sur tous types de sols, des sols tropicaux acides avec des niveaux de pH autour de 5-6, jusqu’aux sols calcaires avec un pH allant jusqu'à 8,5. Un bon drainage du sol est essentiel pour cultiver la luzerne. La gestion agricole, en particulier le fauchage et autres opérations nécessitant des machines, doit être planifiée avec attention pour limiter le tassement du sol. La luzerne est un élément clé dans la rotation des cultures, en particulier pour l'agriculture biologique, car elle contribue à améliorer la fertilité des sols. D'une part, le système racinaire profond (longue racine pivotante) de la luzerne permet l'exploration et le recyclage des nutriments dans les couches profondes du sol, et d'autre part, la luzerne est connue pour ses propriétés de fixation de l’azote, par symbiose avec le rhizobium, dans la zone racinaire.
C’est l’étape clef d’une culture réussie. Une bonne structure du sol, une humidité résiduelle suffisante, un semis précoce, la dose de semis adéquate sont les critères clefs. Ces conditions étant réunies, la luzerne s’accommode de tout type d’itinéraires : labour, semis direct, semis simplifié, semis sous couvert.
La Luzerne comme Engrais Organique : Potentiel et Défis
Les travaux d’Eugène Triboï à l’INRA de Clermont-Ferrand ont permis de conclure que la quantité d’azote contenue dans les parties aériennes d’une luzerne de 2 ans était en moyenne de 689 kg/ha. ARVALIS - Institut du Végétal s’est penché sur ses travaux dans l’optique d’approfondir la piste d’utilisation de la luzerne comme engrais dans le contexte de production céréalière biologique du bassin parisien. Dans cette région, la culture de la luzerne dans les exploitations céréalières sans élevage se limite aux exploitations situées dans le rayon de collecte d’une usine de déshydratation.
Un réseau d’expérimentations s’inscrivant dans le programme « Cap Filière Bio » a été mis en place pour une durée de trois ans (2011-2013). Les partenaires impliqués dans ce réseau d’essais analytiques sont : la FDGEDA 18, la CA 28, la CA 36, la CA 37, la CA 41, la CA 45, la CA 60, la CA 77, la CA IdF et ARVALIS - Institut du végétal. Les essais ont été conduits sur onze sites répartis sur l’ensemble du bassin parisien : deux en Ile-de-France, neuf en région Centre et un en Picardie.
Les résultats de 2011 ont montré un effet moyen et pas toujours significatif des bouchons et de l’ensilage de luzerne. Aucun effet du compost n’a pu être mis en évidence, seules les fientes de volailles ont eu un réel effet significatif sur le rendement et le taux protéique. Les deux types de bouchons ont eu des comportements similaires. Deux produits fertilisants à base de luzerne ont donc été gardés pour la deuxième année du réseau d’essai : les bouchons de luzerne déshydratée et l’ensilage de luzerne. La dose retenue pour l’ensemble des modalités est de 60 UN/ha. Deux périodes d’apports sont proposées dans le protocole : automne et printemps. Les apports de printemps sont obligatoires, ils sont réalisés au stade tallage à fin tallage. Il ressort de ces essais que les fientes de volailles et les bouchons de luzerne apportés à l’automne présentent en moyenne les meilleures efficacités. L’ensilage de luzerne a montré en moyenne une augmentation du rendement par rapport au témoin, mais jamais de manière significative. De même, les bouchons de luzerne apportés au printemps n’ont pas eu d’effets significatifs sur les rendements.
Du point de vue économique, se pose la question de la rentabilité des apports de fertilisants élaborés à base de luzerne. L’utilisation d’une partie des coupes de luzerne pour produire un fertilisant organique induit une perte de revenus de par la non-vente de la luzerne. Dans le cadre de l’étude économique, trois hypothèses de débouchés ont été retenues : luzerne vendue sur pied à un éleveur, vendue sur pied à une unité de déshydratation, vendue en foin, et une hypothèse où la luzerne n’est pas vendue mais broyée sur place. Dans cette étude, la forme de l’engrais de ferme est l’ensilage de luzerne. La première étape consiste à calculer les pertes économiques liées à la non-vente de cette quantité de luzerne pour chaque débouché, et de calculer les surcoûts liés à la fabrication et à l’épandage de l’engrais de ferme à base de luzerne. Ainsi, des hypothèses de prix de vente de la luzerne en fonction des débouchés ont été posées. Lors de la deuxième étape, il convient d’estimer quels doivent être les gains sur le rendement du blé pour rentabiliser la fabrication et l’épandage de l’ensilage de luzerne.
Solutions d'Engrais Organo-Minéraux Innovantes
INPROG développe des engrais pour la luzerne visant à accroître la production, ainsi qu’à assurer le bon développement de la plante et une récolte ultérieure réussie. Avec vingt ans d’expérience dans le secteur, INPROG développe le meilleur engrais pour la luzerne : FORTEC-FR® STANDARD, qui garantit de hauts rendements, largement démontrés, tant en quantité qu’en réduisant l’alternance biennale. FORTEC-FR® permet généralement d’augmenter la production de luzerne jusqu’à 10 % dans des conditions d’irrigation déficitaire.
FORTEC-FR® est la gamme la plus complète d’engrais organo-minéraux conçus et développés pour les cultures les plus exigeantes. Ce fertilisant organo-minéral intègre de la matière organique, des micro-organismes, ainsi que des macronutriments et des micronutriments essentiels pour un développement optimal et une production maximale de la luzerne. Lorsque la culture céréalière dispose de toutes les ressources nécessaires, fournies par FORTEC-FR®, la production est maximisée, atteignant jusqu’à + de 10% de rendement supplémentaire par rapport à la fertilisation chimique conventionnelle. FORTEC-FR® permet d’effectuer toute la fertilisation en une seule application sans pertes ni lixiviation des nutriments. Ceux-ci liés à la matière organique restent disponibles dans le sol sans être lessivés après chaque arrosage.
Les fertilisations basées sur le NPK peuvent provoquer une perte de fertilité chimique et organique, en particulier en oligo-éléments. La première étape pour résoudre ce problème est l’apport de matière organique enrichie avec la technologie FRpower. Un engrais organique ou organo-minéral constitue une solution intelligente et efficace. Les gammes VERFOR® et NUBIECOL® sont conçues spécifiquement dans cet objectif.
Luzerne cultivée : engrais vert et comestible
Quelques exemples de produits :
- FORTEC-FR STANDARD 3-4-7 : Engrais organo-minéral destiné à la culture de la luzerne et d'autres légumineuses extensives. Il s'agit d'un engrais à application unique en fonction des quantités apportées.
- PHOSCA-FR 3-4-2 : Engrais organique destiné à la culture de la luzerne et d'autres légumineuses extensives. Il s'agit d'un engrais à application unique en fonction des quantités apportées.
- NUBIECOL C 3-3-4 : Engrais organique écologique destiné à la culture de la luzerne et d'autres légumineuses extensives. Il s'agit d'un engrais à application unique en fonction des quantités apportées.
Le système FORTEC A LA CARTA permet d’adapter les équilibres aux différents besoins de chaque culture et agriculteur. ReadyToGo est la méthode brevetée par INPROG qui permet une mise à disposition immédiate des nutriments minéraux apportés ainsi que d’une matière organique de haute qualité et à fort degré d’humidification.
L’apport annuel des engrais FORTEC-FR® et VERFOR® garantit une nutrition optimale de la culture, en corrigeant les carences nutritionnelles aussi bien visibles qu’invisibles. Dans les cultures pluriannuelles (cinq à six ans), l’épuisement du sol se manifeste au cours des dernières années de production. Une stratégie de fertilisation avancée prévient cet épuisement en reconstituant les nutriments extraits à chaque coupe et en améliorant la teneur en matière organique du sol, garantissant ainsi sa durabilité et sa productivité à long terme. Au fil des ans, l’apport des produits FORTEC-FR® et NUBIECOL® améliore la production et le rendement en kg/ha. Cette augmentation est due à l’accumulation dans le sol de micro-éléments et d’éléments essentiels disponibles pour la plante.
Importance de l'analyse du Sol et des Cultures
Des analyses du sol et des cultures peuvent donner une idée précise de la situation, et un conseiller en cultures peut aider à mettre en place un plan de fertilisation adapté pour améliorer la qualité. Selon la topographie, les types de sol, la gestion passée et d’autres paramètres, le potentiel de productivité d’une exploitation peut être variable dans différentes zones. Par conséquent, il peut être intéressant d’évaluer cette variabilité et d’identifier des zones de contrôle pour déterminer la pertinence d’une agriculture de précision.
Implantation et Gestion de la Culture de Luzerne
La réussite de la culture de la luzerne ne dépend pas uniquement de la fertilisation, mais également d'une implantation soignée et d'une gestion appropriée tout au long de son cycle.
Périodes de Semis Optimales
Il y a deux périodes de semis possibles : en fin d'été ou au printemps. Pour un semis d'été, mieux vaut semer tôt, dès que les conditions d'humidité sont favorables, pour maximiser le rendement en première coupe. Les essais menés à la ferme expérimentale de La Jaillière (44) montrent qu'on peut gagner jusqu'à 2 tonnes de matière sèche par hectare en avançant un semis du 16 septembre au 20 août. Seul point de vigilance : la concurrence. Un désherbage chimique permettra de sécuriser le rendement.
Pour ce qui est du semis de printemps, l'intérêt est plus mitigé. L'experte explique : « La productivité sera moins importante en première année, mais ça peut s'équilibrer si l'on prend en compte la dérobée précédente. Le salissement est aussi plus important, mais plus facile à contrôler ; il n'y aura pas besoin d'un désherbage chimique. » Attention néanmoins aux sols battants et à la sécheresse qui pourraient pénaliser la culture.
Maîtrise des Adventices et Associations Culturales
Sensible à la concurrence des adventices à son stade plantule, la luzerne nécessite un désherbage à l'implantation. Un programme de désherbage avec une première phase en été juste après l'implantation et un rattrapage à l'automne est vivement conseillé.
Quid des adventices ? Les associations avec d'autres espèces fourragères permettent une certaine maîtrise du salissement. Plusieurs modalités ont été testées :
- Associations avec des trèfles annuels : « Des essais ont été réalisés pour une association de trèfles annuels avec une luzerne semée en fin d'été et les résultats sont disparates. Il n'y a finalement pas vraiment d'intérêt : la concurrence peut s'avérer préjudiciable sans apporter d'avantages. En semis de printemps, on peut néanmoins espérer augmenter le rendement. »
- Associations avec des trèfles pérennes : « Les trèfles pérennes semblent plus intéressants, surtout en 0 phyto. En association avec du trèfle violet, la productivité est bonne et on a un bon contrôle du salissement. Seul le taux de MAT diminue, mais il est compensé par le rendement. Il faudra tout de même être vigilant sur la concurrence et les conditions d'implantation (moins d'intérêt en conditions sèches). Pour le trèfle blanc en revanche, la production est moindre, mais on constate une maîtrise du salissement dans la durée. »
Protection contre les Insectes
Si les traitements insecticides ont quasiment disparu depuis les années 2000, la luzerne n’en reste pas moins une plante herbacée attractive pour les insectes. Ceux-ci sont nuisibles lors de leur multiplication intensive et au moment où la luzerne est sensible, en particulier du semis au stade 3 feuilles trifoliées et lors des reprises de végétation en conditions peu poussantes.
La Luzerne dans la Rotation des Cultures
La luzerne est une bonne option pour une rotation avec du maïs, du blé ou d’autres cultures. La luzerne permet l’exploration et le transfert des nutriments dans les couches plus profondes du sol, et est connue pour ses propriétés de fixation de l’azote par symbiose avec le rhizobium, dans la zone racinaire. Les racines de luzerne, présentes dans le sol après deux ou trois années de culture, apporteront une bonne partie des nutriments dont les autres cultures du plan de rotation auront besoin plus tard. Une attention particulière doit être portée à la gestion de la fertilisation au cours de la période de croissance de la luzerne, afin d’équilibrer le transfert des nutriments (en particulier du potassium) avec les nutriments apportés lors des amendements du sol et des applications de fertilisants. Cela contribuera à maintenir un bon niveau de fertilité du sol pour les cultures ultérieures dans la rotation.
Analyse Économique de la Culture de la Luzerne
Les membres du projet 4AgeProd ont évalué le coût total de la luzerne pour des rendements annuels compris entre 8 et 12 tonnes de matière sèche par hectare. Il varie entre 159 €/tonne de matière sèche et 180 €/tonne de matière sèche.
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