La Fertilisation Azotée : Un Pilier Essentiel de l'Agriculture Moderne

L'azote est un élément minéral fondamental qui joue un rôle capital dans le développement et la vitalité des plantes, occupant une place prépondérante dans le domaine agricole. Sa présence est un facteur déterminant pour la qualité de la production ainsi que pour le rendement au sein d'une exploitation agricole. Il constitue un composant essentiel de la matière vivante, intervenant directement dans la formation des acides aminés et des protéines, qui sont les briques élémentaires du corps végétal. L'azote absorbé par la plante est transformé pour construire ces éléments vitaux.

La couleur d'un végétal est également un indicateur direct de sa nutrition en azote. Une plante présentant une coloration verte vive a généralement une teneur en protéines élevée, signe d'une présence adéquate de chlorophylle. La chlorophylle, pigment essentiel à la photosynthèse, permet à la plante de transformer l'énergie solaire en glucides par réduction du dioxyde de carbone de l'atmosphère, un processus vital pour sa croissance.

Les Formes de l'Azote et Leur Disponibilité pour les Plantes

L'azote se retrouve sous diverses formes dans l'environnement, chacune ayant une influence distincte sur son utilisation par les végétaux. Il peut être présent sous forme minérale ou organique.

L'Azote Minéral

La forme minérale de l'azote est celle que les plantes absorbent directement par leurs racines dans le sol. Cette absorption favorise la croissance et la vigueur de la plante. Les principales formes minérales disponibles pour l'absorption racinaire sont les nitrates (NO₃⁻) et les ions ammonium (NH₄⁺).

L'Azote Organique

Sous forme organique, l'azote est incorporé dans la matière vivante ou morte, comme les déchets d'animaux et les résidus de plantes enfouis dans le sol. Dans cet état, les plantes ne peuvent pas l'utiliser directement. Il faut l'intervention de bactéries et de microbes du sol pour sa minéralisation, un processus qui transforme l'azote organique en azote minéral assimilable par les cultures. L'utilisation de l'azote organique par enfouissement est très favorable à la culture et au maintien d'une bonne texture et structure du sol, contribuant ainsi à la fertilité et à la santé à long terme des terres agricoles.

Il est important de noter que l'azote constitue à l'état libre 78 % de l'air que nous respirons. Cependant, cette forme gazeuse (N₂) est inutilisable directement par la plupart des plantes. Seules certaines plantes légumineuses, grâce à une symbiose avec des bactéries spécifiques présentes dans leurs racines, ont la capacité de fixer cet azote atmosphérique et de l'utiliser pour leur croissance, enrichissant ainsi naturellement le sol en azote. La culture de légumineuses entre les lignes de plantations est une pratique agricole durable qui tire parti de cette capacité naturelle.

L'Importance de la Gestion de la Fertilisation Azotée

Une gestion précise de la fertilisation azotée est essentielle pour optimiser les rendements agricoles, améliorer la qualité des cultures et réduire les pertes, ce qui a un impact positif sur l'environnement. Cette approche intègre les besoins des cultures, les caractéristiques du sol et l'utilisation d'outils d'aide à la décision.

Facteurs Influant sur les Besoins en Azote

Plusieurs facteurs doivent être pris en considération pour déterminer la dose et le moment des apports d'azote :

1. L'espèce cultivée : Les besoins en azote varient considérablement d'une culture à l'autre. Par exemple, des cultures comme le blé tendre ou le colza ont des besoins élevés, tandis que les légumineuses (pois, luzerne) ont une capacité intrinsèque à absorber et à fixer l'azote, réduisant ainsi leur dépendance aux apports externes.

2. La nature du sol : Le type de sol influence la rétention et la disponibilité de l'azote. Un sol sableux, par exemple, aura tendance à perdre plus facilement l'azote par lessivage, tandis qu'un sol argileux le retiendra mieux. Connaître les cultures précédentes et les apports d'engrais faits antérieurement est crucial pour une gestion équilibrée. Des analyses de sol, couplées à des cartes de potentiel, peuvent identifier les zones plus ou moins productives d'une parcelle, permettant d'ajuster la stratégie de fertilisation et de réduire les apports sans impacter le rendement.

3. Les prévisions météorologiques : Les conditions climatiques ont un impact direct sur l'efficacité de la fertilisation azotée. Il est déconseillé d'appliquer des engrais azotés en période de fortes pluies en raison du risque élevé de lessivage. De même, un sol sec et des fortes chaleurs peuvent entraîner une volatilisation significative de l'azote apporté. À l'inverse, un apport réalisé avant une pluie modérée favorise l'infiltration de l'azote dans le sol, optimisant son absorption.

4. La synchronisation des apports avec les phases de croissance : Chaque culture a des périodes critiques où l'azote est particulièrement nécessaire. Éviter les excès en fin de cycle est également important, car les besoins en azote diminuent à ce stade de développement. Des outils d'aide à la décision (OAD), comme la fonctionnalité fenêtre de traitement développée par Abelio, facilitent le positionnement des apports selon ces critères.

Stratégies d'Apport d'Azote

Afin d'optimiser l'efficacité de l'absorption de l'azote par la culture et de limiter les pertes par lessivage ou volatilisation, il est recommandé de fractionner les apports plutôt que d'appliquer toute la dose en une seule fois. Les racines des plantes n'absorbent pas l'azote d'un seul coup mais au fur et à mesure de leur développement. Pour une culture de blé, une stratégie classique consiste à répartir l'azote en trois ou quatre applications.

Avant tout apport d'azote, il est essentiel d'évaluer ce qui est déjà disponible dans le sol. Les couverts végétaux jouent également un rôle clé dans la gestion de l'azote en agriculture. Des prélèvements de couverts peuvent fournir des informations précises sur les éléments nutritifs qu'ils contiennent et dégagent.

Les Engrais Azotés et Leur Production

Parler de fertilisation azotée, c'est prendre en considération de manière indifférenciée les multiples formes d'engrais contenant de l'azote mis à la disposition des agriculteurs par les industriels de la nutrition des plantes. Le marché européen, par exemple, compte une quinzaine d'entreprises productrices d'ammonitrates avec des usines situées dans une vingtaine de pays, fournissant le marché en proximité. Il comporte aussi des producteurs d'engrais composés proposant de nombreuses formules d'engrais NP-NK-NPK adaptées aux besoins des cultures et à la fertilité des terres. Les industriels de la fertilisation azotée, regroupés au sein de l'UNIFA, proposent des produits de haute qualité, respectant strictement la réglementation européenne, qui est parmi l'une des plus exigeantes au monde.

Types d'Engrais Azotés Courants

Les formes d'engrais azotés les plus utilisées en Europe sont les ammonitrates, l'urée et la solution azotée, aux côtés des engrais composés NPK. D'après une étude menée par l'UNIFA en février/mars 2018 auprès d'un échantillon représentatif de 667 agriculteurs, la forme d'engrais azoté la plus utilisée, par 70 % des agriculteurs interrogés, est l'ammonitrate. Viennent ensuite la solution azotée (43%) et l'urée granulée (34%).

Processus de Production de l'Azote Minéral

L'ammoniac (NH₃) est la matière première de base de toute l'industrie des engrais azotés. Environ 80% du coût de production de l'ammoniac est lié à l'utilisation de gaz naturel. Ce pourcentage passe à 55 à 60% pour les engrais solides de type ammonitrates, qui représentent plus de 50% de l'azote minéral utilisé en France et en Europe.

La synthèse de l'ammoniac nécessite une source d'hydrogène (H₂). Bien que l'air, composé de 78% d'azote (N₂), constitue une ressource quasi illimitée d'azote N partout dans le monde, il faut une transformation énergétique significative pour le rendre disponible sous forme réactive.

À partir de l'ammoniac, divers engrais azotés sont produits :

• L'urée est obtenue par combinaison de l'ammoniac et du gaz carbonique formé lors de la synthèse de l'ammoniac. C'est un engrais solide concentré à 46% d'azote, moins cher à produire et plus facile à transporter et à stocker, ce qui en fait un choix privilégié dans de nombreuses régions du monde, notamment en Asie, en Afrique du Nord et au Moyen-Orient.
• Le nitrate d'ammonium est obtenu par réaction entre l'ammoniac et l'acide nitrique. En mélange avec l'urée, il permet d'obtenir des solutions azotées (la solution standard dose 30% d'azote). Par adjonction de produits soufrés (sulfate d'ammoniaque, thiosulfate d'ammoniaque), on obtient des solutions azotées soufrées dont les titres en N et en SO₃ sont adaptés aux situations agronomiques.
• Les ammonitrates, produit azoté le plus utilisé en France et en Europe, sont obtenus à partir du nitrate d'ammonium avec adjonction plus ou moins importante d'une charge inerte (carbonate de calcium ou dolomie). Ils contiennent de 21 à 33.5% d'azote total, dont 50% d'azote ammoniacal et 50% d'azote nitrique. En utilisant une charge contenant du soufre (sulfate de calcium et/ou de magnésium), on obtient des ammonitrates soufrés. L'utilisation des ammonitrates, engrais de référence pour son efficacité agronomique et environnementale, est une particularité du marché européen. L'Union Européenne est légèrement excédentaire en ammonitrates.

La production française couvre environ un tiers des besoins en azote de l'agriculture. Les pays proches (Belgique, Pays-Bas, Allemagne) disposent d'unités de production importantes et assurent 23% de l'approvisionnement. Les nouveaux États membres de l'UE (Lituanie, Pologne, Roumanie, Bulgarie) ont une part de 18% de l'azote livré.

Gérer la Fertilisation Azotée des Céréales : L'Exemple du Blé

Le pilotage de la fertilisation azotée en blé est un exemple concret de l'application des principes d'une bonne gestion. Les besoins de la culture, le fractionnement des apports, le calcul de la dose totale et l'ajustement de la troisième dose sont des éléments clés. Pour s'adapter au contexte climatique de l'année, de plus en plus variable, un raisonnement basé sur l'évaluation en continu du besoin en azote au cours du cycle de la culture s'impose.

À l'optimum de fertilisation, la quantité totale d'azote contenu dans la plante entière est couramment appelée « besoins ». La plante est rarement capable d'absorber la totalité de l'azote disponible du sol durant tout son cycle de développement. À maturité physiologique, l'absorption s'arrête, et l'azote minéralisé tardivement reste dans le sol (« reliquat d'azote » après récolte). La quantité d'azote contenue dans les grains est proportionnelle à l'azote absorbé par la plante entière durant tout son cycle végétatif.

Pourquoi fractionner la dose d’azote du blé ?

Afin de suivre au plus près les besoins azotés du blé tout au long de son cycle, il est recommandé de fractionner l'azote en trois apports. Les besoins du blé en azote sont de 3 kg/q en moyenne. Le fractionnement permet d’ajuster la dose et la date de fertilisation afin d’optimiser l’efficience de l’azote apporté tout en respectant l’environnement. Le fractionnement est aussi important pour le rendement que pour la qualité du blé, notamment le taux de protéine.

En matière d’apport d’azote, quatre stades clés du développement de la céréale ont été identifiés :

1. 1er apport au tallage.
2. 2e apport à « épi 1 cm ».
3. Dernier apport entre « 2 nœuds » et « dernière feuille étalée ».

Azote et taux de protéines

Le mode d’apport de l’azote peut jouer sur le taux de protéines du grain (jusqu’à 2 points). Des essais Arvalis-Institut du végétal ont comparé les écarts de rendement et de teneur en protéines entre urée, solution azotée et ammonitrate à même dose totale. Résultat : l’ammonitrate offre la meilleure efficacité du fait de moindres pertes d’azote par volatilisation ammoniacale. Après apport d’un engrais azoté, 15 mm de pluie suffisent pour mettre l’azote à disposition des racines. On estime à 15 jours le délai permettant une utilisation correcte de l’engrais et satisfaire à temps les besoins des plantes.

Comment calculer la dose totale d’azote en blé ?

La dose totale d’azote se calcule principalement par la méthode des bilans. Cette méthode intègre des informations propres à la parcelle telles que le type de sol, le précédent de culture, les reliquats en sortie d’hiver, mais aussi des informations de la culture comme le rendement attendu. Plus de la moitié des agriculteurs utilisent cette méthode.

Comment ajuster la dose d’azote pour le blé au 3e apport ?

Le troisième apport est modulé en fonction de la variété, du type de sol mais aussi en fonction des besoins de la plante. Il permet d’augmenter la teneur en protéine. Il est à adapter en fonction des variétés et des débouchés. Le pilotage du troisième apport s’effectue grâce à l’utilisation d’outils de diagnostic qui permettent de connaître le niveau de la nutrition azotée à un moment déterminé et de moduler la dose de l’apport d’azote en fonction des besoins de la céréale. Pour une bonne valorisation du troisième apport, il faut tenir compte de la disponibilité en eau du sol. Le fractionnement des apports azotés permet d'éviter les problèmes de surfertilisation en début de cycle, ce qui limite les risques d'apparition des maladies foliaires du blé tendre.

Outils de Pilotage de la Fertilisation Azotée

Des outils numériques comme xarvio® Field Manager de BASF permettent, à l’échelle de chaque zone de la parcelle, de diagnostiquer l’état de nutrition azotée des plantes en cours de montaison et d’ajuster la dose prévisionnelle à la hausse comme à la baisse pour s’approcher de la dose optimale. Cette solution digitale accompagne les agriculteurs dans le suivi sanitaire de leurs cultures de blés d'hiver, orge d'hiver et colza, ainsi que dans la planification de leurs travaux agricoles, en analysant la situation des parcelles et en fournissant des recommandations claires.

Enjeux Environnementaux et Innovations dans la Fertilisation Azotée

La fertilisation azotée, bien qu'essentielle, soulève des préoccupations environnementales importantes. La volatilisation de l'ammoniac est un problème majeur, mais la production des engrais azotés minéraux, qui commence par la synthèse de l'ammoniac nécessitant l'utilisation d'énergie fossile (majoritairement du gaz naturel), constitue l'une des principales sources d’émissions de gaz à effet de serre (GES) dans l’utilisation des fertilisants. La fertilisation azotée pèse, par exemple, pour les 2/3 dans le poste émissions de carbone d’une culture de colza.

Des projets industriels d'envergure visent à synthétiser de l'ammoniac en remplaçant le gaz naturel par de l'hydrogène « vert », produit à partir d’énergie électrique « verte ». La perspective d’un ammonitrate produit sans carbone est aujourd’hui réaliste, ce qui améliorerait nettement le bilan carbone des cultures fortes consommatrices d’azote.

Amélioration des Formulations d'Engrais Azotés

Les problèmes engendrés par les émissions atmosphériques de polluants sont toujours bien d’actualité, et l'adaptation des pratiques est nécessaire. Le choix des produits est important, certains étant plus émissifs que d’autres, mais les conditions d’épandage et les stratégies d’apport le sont tout autant (fractionnement, pilotage, modulation de dose).

• L'ammonitrate, prise comme référence en raison de son efficacité régulière et des pertes limitées qu’elle subit après l’épandage, est considérée comme un azote « vert » en devenir. Dans les régions grandes utilisatrices d’engrais liquide, l’ammonitrate a en partie remplacé la solution azotée sur certains créneaux, particulièrement pour les apports de fin montaison sur blé où elle permet, outre la sélectivité, de meilleurs résultats en protéines.

• La solution azotée, malgré une efficacité moindre en partie imputable à la volatilisation d’ammoniac (50% de l’azote contenu dans le produit sous forme d’urée se transforme rapidement après épandage en azote ammoniacal, sensible à la volatilisation) et à des pertes liées à la forme liquide qui pourrait favoriser l’utilisation par des micro-organismes, bénéficie de formulations améliorées. Des adjuvants ou des nouvelles formulations sont testés pour améliorer l’efficacité de l’azote. Par exemple, la formule LIQUIBOOST a montré une amélioration de 2,8 q/ha et 0,3 point de protéines par rapport à la solution azotée classique. Limus® Perfom, une association unique de 2 types d’inhibiteurs d’uréase (NBPT et NPPT), est également utilisée pour optimiser l’efficience de la solution azotée et augmenter le rendement.

• Les urées sont la forme d’azote qui présente le plus de risque de volatilisation. Cependant, l’application d’additifs (inhibiteurs d’uréase) sur les granulés permet de réduire fortement ce phénomène, pour arriver à une efficacité comparable à l’ammonitrate. Des essais avec des urées traitées NBPT et avec FERTECH 46 ont montré une efficacité égale à l’ammonitrate en rendement et en protéines. Ces formules sont criblées, ce qui leur confère une qualité améliorée par rapport à l’urée standard en termes d’épandage. L’enrobage constitue une autre technologie permettant une libération contrôlée de l’urée. Sur céréales, ces formules n’ont pas montré de réel intérêt dans certains essais, mais sur maïs, cette technologie peut permettre de réaliser un seul apport tout en conservant une libération progressive de l’azote, équivalant à un fractionnement.

• Les retardateurs de nitrification sont des matières actives qui ralentissent la transformation de l’ammonium en nitrate. Le but est de pouvoir positionner l’engrais plus tôt ou d’éviter le fractionnement, sans exposer dans le sol des nitrates qui seraient lessivables en cas de pluies excédentaires. Sur des engrais solides de type ammonitrate (Entec par ex.) ou en additif avec de la solution azotée, certains essais n’ont pas mis en évidence de résultats favorables à ces formules sur céréales et maïs.

Face aux objectifs environnementaux, ces nouvelles formules permettent de réels progrès. La réduction des pertes est aussi synonyme de meilleure efficacité, contribuant à une agriculture plus durable. Le rapport sur l'État de l'environnement en France (REE), publié tous les 4 ans par le CGDD, fournit des informations objectives et fiables sur ces enjeux, soulignant l'importance des changements technologiques, organisationnels et stratégiques pour la transition écologique.

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