Guide complet de la fertilisation des prairies pour une production fourragère optimale

La fertilisation agricole est un levier essentiel pour assurer la nutrition des cultures, améliorer les rendements et préserver la fertilité des sols à long terme. La fertilisation des prairies est un élément clé pour assurer une production fourragère optimale et pérenne. Que vous gériez des pâturages permanents ou des prairies temporaires, le choix des bons engrais peut faire toute la différence dans la qualité et la quantité de votre fourrage. Une fertilisation adaptée permet non seulement d’améliorer les rendements, mais aussi de favoriser la biodiversité et la résistance des prairies face aux aléas climatiques. Cependant, avec la multitude d’options disponibles sur le marché, il peut être difficile de s’y retrouver. Découvrez les éditions ARVALIS dédiées à la fertilisation des cultures, apportant des références techniques essentielles pour piloter l’alimentation minérale et organique des sols. Ces brochures abordent les besoins nutritionnels des cultures et le raisonnement de la fertilisation.

Comprendre les besoins fondamentaux de vos prairies

Avant de choisir un engrais, il est essentiel de comprendre les besoins spécifiques de vos prairies. Chaque parcelle est unique et peut avoir des exigences nutritionnelles différentes en fonction de sa composition botanique, de son âge, du type de sol et de son mode d’exploitation. Pour toutes les cultures, la fertilisation des prairies doit permettre de couvrir les besoins des plantes sans appauvrir les sols, ni exagérer les apports. Plusieurs éléments sont à prendre en compte, les besoins de la prairie en fonction de son potentiel, la présence dans les espèces qui la composent de légumineuses capables de fixer l’azote de l’air, la fourniture d’azote du sol et le mode d’exploitation de la prairie.

Les trois éléments nutritifs principaux à considérer sont l’azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K). L’azote (élément minéral N) est le principal constituant minéral des végétaux. La nutrition azotée a pour objectif de fournir des éléments nutritifs pour assurer la multiplication des cellules végétales et des tissus végétaux qui constitueront la matière sèche (MS = matière brute (MB) - eau) végétale. Il joue aussi un rôle en favorisant l'absorption des autres nutriments du sol par la plante. L’azote stimule la croissance végétative et améliore la teneur en protéines de l’herbe. Le phosphore favorise le développement racinaire et la résistance des plantes. Le phosphore est un élément essentiel au démarrage des racines et de la végétation au printemps. La potasse optimise l’efficacité de l’azote et favorise la photosynthèse et la résistance au froid des plantes. Le phosphore joue sur la photosynthèse, ainsi que sur la fixation et le transport de l’énergie. Il est également important de prendre en compte les oligo-éléments comme le soufre, le magnésium ou le calcium, qui peuvent être déficients dans certains sols et limiter l’efficacité des apports en NPK.

Le rôle et la dynamique de l'azote

Chez les « non légumineuses », l'azote est prélevé par les plantes essentiellement sous deux formes dans le sol : l'azote ammoniacal sous la forme de l'ion ammonium NH4+, fixé par le sol. Il n'est disponible pour la plante qu'à proximité des racines. L'azote sous la forme nitrique ou nitrate (NO3-) est un élément préférentiel pour la plante, mobile dans le sol car soluble dans l'eau. Il est facilement acheminé jusqu'aux racines de la plante.

Chez les légumineuses, le diazote atmosphérique N2 est prélevé par des bactéries fixatrices situées au niveau des nodosités sur les racines. Ces plantes n'ont pas besoin d'apports azotés sous forme minérale. D'autre part, l’efficacité optimale de l’azote ne peut être obtenue que si les autres éléments nutritifs (P-K) ne sont pas limitants. La carence en azote affecte directement la production de chlorophylle, entraînant un jaunissement des feuilles chez les graminées. L'excès d'azote allonge la période végétative, retardant la maturité. Cela pourrait entraîner une sensibilité accrue aux maladies et attaques de parasites. Il entraîne aussi une production élevée de matière sèche qui peut être sujette à la verse ou favoriser l'apparition de zones de refus si l'herbe n'est pas exploitée à temps.

Pourquoi apporter un engrais azoté ? Chez les graminées, l'engrais azoté augmente la précocité (production plus rapide en matière sèche) et la productivité (production totale plus importante par cycle végétatif). Si l'apport d'azote favorise le développement des graminées, il est plutôt nuisible au système racinaire des légumineuses (trèfle…). Ces dernières fixent l'azote de l'air et non du sol. On privilégiera donc un apport d'azote chimique tôt dans la saison (fin d'hiver), lorsque l'activité des légumineuses est faible par rapport aux graminées qui, elles, démarrent leur croissance.

Les besoins en azote de la prairie correspondent à la production exportée (en tonnes de Matière Sèche/ha) multipliée par la teneur en azote de l’herbe (en kg N/t MS). Le calcul a été établi par le Comifer. « Il ne faut pas sous-estimer le volume de production exporté, il peut monter jusqu’à 15 t MS/ha » souligne Arvalis-Institut du Végétal. La teneur en azote de l’herbe quant à lui, varie aussi selon le mode d’exploitation de la prairie. Il peut aller de 15 kg N/t MS pour un foin tardif de 1er cycle, à 30 kg N/t MS, pour un pâturage à rotation rapide avec un retour toutes les trois semaines, ou un pâturage continu. De ces besoins estimés, on déduit la fourniture du sol en azote et la fixation d’azote par les légumineuses. Les chambres d’agriculture préconisent en général de diviser par deux la fertilisation azotée dans les prairies qui contiennent entre 20 et 40 % de légumineuses.

Le phosphore et le potassium : des éléments essentiels souvent sous-estimés

Le phosphore (P) et le potassium (K) sont aussi des éléments indispensables à la croissance des plantes, au développement à la fois racinaire et foliaire. La potasse optimise l’efficacité de l’azote et favorise la photosynthèse et la résistance au froid des plantes. Le phosphore joue sur la photosynthèse, ainsi que sur la fixation et le transport de l’énergie. Attention, il convient de rappeler que les systèmes fauche en prairies de moyennes et longues durées sont des systèmes très « miniers ». Par exemple, 3 coupes d’herbe sur une prairie de bon potentiel à 10 T de MS/ha ce sont 320 U de K2O d’exportées !

L'importance des oligo-éléments

Ces éléments représentent de petites quantités à l’échelle des besoins de la culture. Néanmoins, il ne faut pas négliger l’intérêt des différents oligo-éléments pour la flore prairiale. Le diagnostic minutieux des symptômes peut donc conduire à une intervention.

Choisir l'engrais adapté à vos prairies

Une fois les besoins identifiés, il convient de choisir le type d’engrais le plus approprié. Le choix d’un engrais ne se limite pas à sa composition chimique. Le rapport entre l’azote, le phosphore et le potassium doit être ajusté en fonction des résultats de l’analyse de sol et des objectifs de production. Il est crucial de ne pas négliger les éléments secondaires et les oligo-éléments.

Engrais azotés : ammonitrate ou urée ?

L’ammonitrate et l’urée sont les deux formes d’engrais azotés les plus couramment utilisées sur les prairies. L’ammonitrate présente l’avantage d’être rapidement disponible pour les plantes et moins sensible aux pertes par volatilisation. Selon une étude récente, l’efficacité de l’azote apporté sous forme d’ammonitrate peut être jusqu’à 20% supérieure à celle de l’urée dans certaines conditions climatiques. 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). Le départ en croissance du végétal induit des besoins en azote disponible élevés qui ne seront satisfaits que par un apport d'azote chimique en début de saison.

Phosphore et potassium : superphosphate, phosphate naturel ou chlorure de potassium ?

Le choix entre le superphosphate et le phosphate naturel dépend principalement du pH du sol. Le superphosphate est plus efficace dans les sols neutres à légèrement acides, tandis que le phosphate naturel est mieux adapté aux sols acides. Le chlorure de potassium est l’engrais potassique le plus utilisé en raison de son coût avantageux. Il est important de noter que certaines espèces prairiales, comme la luzerne, sont particulièrement exigeantes en potassium. Sur prairies permanentes, Arvalis conseille d’avoir recours à une analyse d’herbe au printemps pour diagnostiquer l’état de nutrition de la prairie en phosphore et potassium. « Plus pertinente que l’analyse de sol, elle rend compte non seulement de la disponibilité de ces éléments dans le sol mais également de l’aptitude de la plante à les prélever, précise l’institut technique. Sur prairies temporaires, le calcul de la dose de PK à apporter s’apparentera davantage à celui des céréales ou du maïs, et s’appuiera essentiellement sur l’analyse de sol. »

Les engrais composés NPK et les engrais organiques

Les engrais composés NPK offrent l’avantage de fournir en une seule application les trois éléments nutritifs majeurs. Il existe des formulations spécifiquement conçues pour les prairies, avec des rapports NPK adaptés aux besoins moyens des graminées et des légumineuses fourragères. Par exemple, un engrais 20-10-10 peut convenir à de nombreuses situations prairiales. Il existe des engrais chimiques azotés simples (N : ammonitrates, urées, solutions azotées), binaires (phosphate d'ammoniaque (N-P), nitrate de potasse (N-K)), et tertiaires (NPK : engrais 17-17-17 par exemple). Les engrais azotés simples sont fabriqués à partir de l'ammoniac, obtenu par la combinaison de l'azote de l'air et de l'hydrogène provenant du gaz naturel.

L'impact environnemental des engrais est un critère de plus en plus important dans le choix des fertilisants. Les engrais organiques ou les amendements comme le compost peuvent être privilégiés dans une démarche de réduction des intrants chimiques. Il est important de noter que même les engrais minéraux peuvent être utilisés de manière raisonnée pour limiter leur impact sur l’environnement. On privilégiera le recyclage des déjections animales produites sur l'exploitation à l'achat de produits chimiques de synthèse. Pour couvrir les besoins d'entretien d'une prairie naturelle moyenne, produisant 6 tonnes de MS/ha, il faut apporter 15 à 20 tonnes de fumier ou compost/ha.

Exemple pour l'épandage de 15 tonnes de compost à base de fumier de cheval par hectare :

Les unités d'azote N apportées sont sous forme organique à libération progressive. En effet, la minéralisation (dégradation de la matière organique en ions nutritifs NO3-, HPO42-…) pour la plante est lente et maximale quand les températures sont chaudes (été). Ainsi, pour 78 unités d'N apportées par le compost, 10-20 unités seront disponibles la 1ère année, puis 10 unités en 2ème année. En première année, l'apport d'azote disponible par le compost est faible en raison de la réorganisation de l’azote vers des formes stables au cours du compostage, avec une fraction organique qui se minéralise progressivement. Lorsque les apports de compost sont réguliers (apports annuels), les arrière-effets sont importants. Le Doligez souligne que l'apport d'azote chimique se justifie lorsqu'on attend des rendements précoces en début de saison (pâturage intensif, récolte de fourrage enrubanné, fourrage de haute valeur en protéines…). En effet, à la sortie de l'hiver, la minéralisation de la matière organique dans le sol pour fournir des éléments nutritifs à la plante est lente (températures froides).

Engrais granulés, liquides ou à libération contrôlée

Les engrais granulés sont les plus couramment utilisés en prairies en raison de leur facilité d’épandage. Les engrais liquides peuvent offrir une meilleure répartition et une absorption plus rapide, mais nécessitent un équipement spécifique. Le choix de la forme d’application dépendra également des conditions climatiques et du matériel disponible sur l’exploitation. Les engrais à libération contrôlée permettent un apport progressif des nutriments, réduisant les risques de lessivage et prolongeant l’effet de la fertilisation.

La méthode et le calendrier d'application : maximiser l'efficacité

La méthode d’application des engrais est tout aussi importante que le choix du produit lui-même. Le moment d’application des engrais est crucial pour maximiser leur efficacité et s’adapter au cycle de croissance des prairies.

Techniques d'épandage

L’épandage centrifuge est la technique la plus courante pour les engrais solides. Il est essentiel de bien régler l’épandeur pour assurer une répartition homogène et éviter les zones de sur ou sous-dosage. Le fractionnement des apports est une pratique recommandée, particulièrement pour l’azote. L’application d’engrais doit toujours tenir compte des conditions météorologiques. Pour une bonne efficacité, une pluie de 15 à 20 mm dans les 15 jours suivant l'apport limite les pertes par volatilisation et favorise le transfert vers les racines.

Le calendrier de fertilisation

La date du premier apport d'azote permet d'optimiser la production d'herbe au printemps et est définie lorsqu'on a atteint la somme de 200 dégrés jours. Cette somme de températures est calculée en cumulant les moyennes de températures min et max journalières positives à partir du 1er janvier. Ce calcul est disponible gratuitement sur le site d'Arvalis - Institut du végétal : date N'Prairie. « Contrairement aux céréales à paille, il n’existe pas de stade physiologique repère permettant de positionner les apports d’azote sur prairies, souligne Arvalis. La date optimale d'apport de l'azote correspond au démarrage de la croissance de l’herbe. Des travaux conduits par l’institut technique sur la fertilisation des prairies à base de graminées, ont établi qu’un premier apport d’azote, sous forme minérale ou de lisier, réalisé à 200°C jours, en base 0°C à partir du 1er janvier, assure une production fourragère de qualité dès le premier cycle de la culture ». Ces 200°C jours sont atteints entre la fin janvier et la mi-mars selon les régions et le climat de l’année.

Un apport précoce suppose de pouvoir exploiter l'herbe dans la parcelle le mois suivant par le pâturage. Ainsi, un apport précoce dans une parcelle peu portante en début de saison n'aura alors pas d’intérêt. Les apports suivants se feront après un cycle de pâturage ou une fauche. Il faudra attendre (au moins 48h) le retour de jeunes pousses vertes sur la prairie pour réaliser un apport d'engrais azoté. Ces jeunes pousses sont en pleine croissance et ont un besoin d'éléments nutritifs important.

Pour le pâturage, la fertilisation azotée est conseillée lorsque l'exploitation de l'herbe est intensive au printemps. Exemple : pâturage tournant, chargement de 30 à 40 ares/UGB. La fertilisation azotée n'est pas nécessaire lorsque l'exploitation au printemps est extensive. Doligez. Une fertilisation azotée est conseillée si des rendements élevés en fourrages sont attendus. Lorsqu'il est important (100 unités d'N/ha en 2 ou 3 apports, en ne dépassant pas 50 unités d'N/apport), l'apport azoté augmente le taux de protéines dans le fourrage récolté à un stade précoce (avant épiaison). Il sera intéressant pour produire du fourrage de qualité (enrubanné, foin) destiné aux chevaux à forts besoins. Pour produire un fourrage fibreux, récolté tardivement (fin juin, juillet), à destination des animaux à faibles besoins, la fertilisation azotée ne sera en revanche pas nécessaire.

Les prairies permanentes et temporaires ont des besoins différents en termes de fertilisation. Les prairies permanentes, généralement plus diversifiées en espèces, peuvent nécessiter des apports plus modérés mais plus réguliers. Pour les prairies permanentes, il est recommandé de privilégier des apports fractionnés tout au long de la saison de végétation. Dans le cas des prairies temporaires, notamment celles à base de graminées pures, un apport plus conséquent au printemps peut être nécessaire pour stimuler la production. Le mode d’exploitation de la prairie influence également le calendrier de fertilisation. Pour les pâturages, la fertilisation doit tenir compte des restitutions animales. Le calendrier de fertilisation doit être flexible pour s’adapter aux conditions climatiques de l’année. En cas de printemps précoce, il peut être judicieux d’avancer le premier apport d’azote pour accompagner le démarrage de la végétation. Au-delà de 50 à 60 unités d’azote à apporter, il sera conseillé de fractionner les apports. En dessous de 50 à 60 unités d’azote total à apporter, il est inutile de fractionner l'apport.

Il est aussi recommandé d’apporter le phosphore et le potassium en une seule fois, au plus près du démarrage de la végétation. « L’apport doit stimuler la croissance des jeunes racines et leur permettre ensuite d’aller puiser dans les réserves du sol, indiquent les spécialistes d’Arvalis. »

Interaction entre fertilisation azotée et légumineuses

Arvalis déconseille les apports d’azote dès l’année d’implantation d’une prairie multi-espèces (50 % graminées, 50 % légumineuses) lorsque les légumineuses peinent à s’implanter. L’azote apporté risque de faire disparaître les légumineuses au profit des graminées. « Lorsque les légumineuses sont bien établies, des apports d’azote restent possibles mais en limitant les quantités à deux fois 30 ou deux fois 45 kg N/ha sous peine de trop perturber l’équilibre entre les espèces. »

Sur une parcelle au sol limono-argileux sableux à limono-sableux, une prairie multi-espèces destinée à la fauche a été implantée à l’été 2017. Une coupe de nettoyage a eu lieu en novembre 2017. Une fumure de fond a été réalisée, en cohérence avec les résultats d’une analyse de sol, pour s’affranchir de l’effet des éléments nutritifs autres que l’azote. Différentes doses d’azote, dont un témoin non fertilisé, ont été appliquées sous forme d’ammonitrate soit dès la première année (sortie d’hiver 2018) soit seulement à partir de la deuxième année (2019). En première année d’exploitation, on n’observe pas d’effet notable de la fertilisation azotée sur le rendement : moins d’une tonne de matière sèche par hectare d’écart entre le témoin non fertilisé et la modalité ayant reçu 180 kg N/ha en deux apports (figure 1). Cette observation est à nuancer par la mauvaise valorisation des apports d’azote en 2018. Quant à l’équilibre graminées-légumineuses, il se dégrade lorsque les doses d’azote augmentent. Cette dégradation est significative dès l’apport de 90 kg N/ha en deux apports : la proportion de légumineuses passe de 61 % (pour une dose de 60 kg N/ha) ou 70 % (pour le témoin non fertilisé) à seulement 53 %.

Sur les trois années de récolte, les conclusions sont assez similaires. D’un point de vue quantitatif, le rendement cumulé sur trois ans est légèrement dégradé en l’absence de fertilisation azotée dès la première année (figure 2). En revanche, du point de vue qualitatif, des apports d’azote réalisés dès la première année (N1) occasionnent une diminution significative de la part de légumineuses, et donc de la MAT. Ces diminutions sont d’autant plus marquées que la dose d’azote apportée est élevée. Cependant, elles restent acceptables pour une dose totale inférieure à 90 kg N/ha. En conclusion, des apports d’azote dès l’année d’implantation d’une prairie multi-espèces sont déconseillés dans des situations où les légumineuses peinent à s’implanter, au risque de les voir disparaître au profit des graminées. Lorsque les légumineuses sont bien établies, de tels apports restent possibles mais en limitant les quantités à deux fois 30 ou deux fois 45 kg N/ha sous peine de trop perturber l’équilibre entre les espèces.

Le protocole a également permis de comparer le rendement, la proportion de légumineuses et la teneur en MAT de la deuxième coupe suite ou non à un apport à hauteur de 30 kg N/ha au début du deuxième cycle (tableau 1). Lors d’un apport au début de la deuxième coupe, la proportion de légumineuses diminue légèrement sur cette deuxième coupe (figure 3). Sur l’année complète, il n’y a pas de différence significative de l’équilibre graminées-légumineuses. L’apport d’azote permet une meilleure croissance des graminées sur la deuxième coupe tandis que la production des légumineuses est identique, ce qui augmente le rendement global de façon significative.

Intervalle entre apport d'azote et pâturage

L'engrais épandu n'est pas toxique pour les animaux présents sur la parcelle. En revanche, il vaut mieux attendre environ trois semaines entre l'épandage et l'entrée des animaux pour bénéficier de la croissance végétale attendue.

Le diagnostic des besoins par l'analyse et l'observation

L’analyse de sol est un outil indispensable pour une fertilisation raisonnée et efficace des prairies. Une analyse complète doit inclure non seulement les teneurs en NPK, mais aussi le pH, la matière organique, et les éléments secondaires comme le calcium, le magnésium et le soufre. L’interprétation des résultats d’analyse doit tenir compte des spécificités des prairies. Par exemple, les seuils critiques pour le phosphore et le potassium peuvent être différents de ceux utilisés pour les cultures annuelles. « La dose à apporter sera déterminée à l’aide de quatre critères, précise Arvalis-Institut du Végétal. Le premier est l’exigence de la culture, sachant les cultures fourragères sont globalement moyennement exigeantes en P et K. » En complément de l’analyse de sol, l’observation régulière de l’état des prairies peut fournir des informations précieuses. L’utilisation de nouvelles technologies, comme les capteurs embarqués ou la télédétection, offre des perspectives intéressantes pour affiner encore davantage la gestion de la fertilisation des prairies.

Calcul des doses d'azote

Pour une prairie pâturée et/ou fauchée, la dose d'azote à apporter doit tenir compte des exportations totales, c'est-à-dire de la quantité de MS ingérée ou récoltée. Cela dépend si l'exploitation de l'herbe est intensive (pâturage à rotation rapide) ou extensive (récolte de foin tardif). Il faut également considérer les fournitures du sol : apports de matières organiques, fréquence des apports et taux de légumineuses. Enfin, les restitutions au pâturage : quantité de déjections fertilisatrices sur le nombre de jours de présence des animaux.

Exemples d'apports d'azote par rapport à une production espérée ou à un chargement au printemps :

Exemple de calcul d'une dose d'azote (en unités d'N/ha) à apporter en fonction des caractéristiques de la parcelle (méthode du bilan d'azote simplifiée - d'après Comifer, 2013) :

Dose d'azote à apporter = (rendement obj x 25) - (restitutions au pâturage + fournitures du sol + N des apports organiques)

Le phosphore et le potassium : l'analyse d'herbe et les effluents d'élevage

Sur prairies permanentes, Arvalis conseille d’avoir recours à une analyse d’herbe au printemps pour diagnostiquer l’état de nutrition de la prairie en phosphore et potassium. « Plus pertinente que l’analyse de sol, elle rend compte non seulement de la disponibilité de ces éléments dans le sol mais également de l’aptitude de la plante à les prélever, précise l’institut technique. » Sur prairies temporaires, le calcul de la dose de PK à apporter s’apparentera davantage à celui des céréales ou du maïs, et s’appuiera essentiellement sur l’analyse de sol. Les quantités de phosphore et potasse à apporter dépendront de l’utilisation de la parcelle, du mode d’exploitation de la prairie et de son intensification. « Cela étant dit, des doses d’apport de 60 kg/ha en P2O5 et 160 kg/ha en K2O sont en général suffisantes pour atteindre au moins 95 % de la production maximale de la prairie, et ce quel que soit son potentiel », reconnaît Arvalis. Il faut bien sûr prendre en compte les effluents d’élevage apportés à la parcelle. « Des apports très réguliers de fumier, tous les deux ans par exemple, à des doses de 25 à 30 t/ha, permettent de ne pas réaliser de fertilisation P et K minérale, souligne l’institut technique. »

Idées reçues sur la fertilisation et la santé animale

L'idée préconçue consiste à penser que l'herbe azotée est néfaste pour le cheval et qu'elle entraîne des maladies métaboliques. Le cheval est adapté à ingérer de l'herbe à haute valeur azotée.

Comparaison de teneurs en matières azotées totales (MAT) de l'herbe de prairie fertilisée ou non :

Valeurs de l'herbe à différents stades de végétation (INRA, 2012) :

Valeurs mesurées sur des zones de prairies à dominance de trèfle blanc (Manteaux, 1996) :

Dans le cadre d'une exploitation peu intensive valorisant des prairies à moins d'1 UGB/ha (soit approximativement 1 cheval/ha de surface herbagère), la minéralisation de la matière organique fournie par les déjections et l'épandage de fumier ou compost, ainsi que la fixation naturelle de l'azote atmosphérique par les légumineuses, vont suffire à produire l'herbe nécessaire pour alimenter les chevaux. Les informations généralistes contenues dans cet article ne sauraient remplacer un diagnostic personnalisé des parcelles.

tags: #guide #fertilisation #prairie