La gestion de la fertilité des sols et le raisonnement de la fertilisation constituent des enjeux majeurs pour la durabilité des systèmes agricoles contemporains. Qu'il s'agisse de systèmes intensifs en climat tropical ou de dispositifs conduits en agriculture biologique sous climat tempéré, la compréhension fine des interactions entre le sol, les apports et les cultures est primordiale. Cet article explore les résultats issus de dispositifs expérimentaux de longue durée, mettant en lumière les mécanismes de valorisation de l'azote, les impacts sur les propriétés physico-chimiques du sol et les stratégies agronomiques pour maintenir les rendements.
La gestion de la fertilité en milieu tropical : le cas des prairies réunionnaises
Les prairies représentent la deuxième surface agricole de l'île de la Réunion, couvrant environ 22,6 % de la surface agricole utilisée. Malgré une production fourragère théoriquement suffisante pour couvrir les besoins des cheptels, cette ressource reste sous-valorisée. Ce phénomène s'explique largement par des pratiques de fertilisation insuffisamment raisonnées, où les types d'engrais et les doses appliquées ne tiennent pas compte des besoins spécifiques des cultures ou de la saisonnalité, faute de références locales robustes.
Pour pallier ce manque, le Cirad a conduit un essai expérimental entre 2004 et 2021 afin d'évaluer les effets agronomiques et environnementaux à long terme de différents types de fertilisation azotée (organique, minérale ou mixte). Les résultats démontrent des trajectoires distinctes selon la nature des intrants :
- Fertilisation minérale : Bien qu'elle contribue à augmenter la teneur en matière organique et les stocks d'azote, elle induit une acidification significative des sols.
- Fertilisation organique : Elle permet de relever le niveau du pH, d'augmenter la teneur en matière organique et les stocks d'azote. De plus, les exportations en azote sont supérieures, portées par l'effet de la matière organique et l'arrière-effet de la minéralisation de l'humus.
L'analyse d'indicateurs tels que l'azote exporté par le fourrage, l'utilisation apparente de l'azote et l'indice de nutrition azotée confirme que les stratégies basées sur l'apport organique ou mixte favorisent une meilleure valorisation de l'azote en climat tropical.
Autonomie azotée en agriculture biologique : le modèle de Boigneville
Depuis 2009, ARVALIS évalue à Boigneville la faisabilité d'un système céréalier biologique autonome en azote, sans apport exogène d'engrais organique. Ce dispositif repose sur une rotation longue intégrant de nombreuses légumineuses, qui constituent la source principale d'azote pour le système.
Le rôle pivot de la luzerne
La luzerne est le moteur central de cette stratégie pour deux raisons majeures :
- Effet précédent : Elle permet d'alimenter en azote les deux cultures de blé qui lui succèdent.
- Effet nettoyant : Elle contribue à la gestion des adventices, complément indispensable des leviers agronomiques comme le labour, le semis tardif et le désherbage mécanique.
La rotation, initialement de six ans, a été progressivement allongée pour atteindre dix ans en 2019, renforçant la cohérence du système avec les pratiques régionales. Malgré l'absence d'apports extérieurs, la stratégie variétale - consistant à choisir des variétés de blé en fonction de leur position dans la rotation (productivité/protéines après la luzerne, profil protéique en fin de cycle) - a permis d'atteindre en moyenne le taux de 10,5 % de protéines requis pour le blé panifiable.
Défis de fertilité et carences minérales
Si l'autonomie en azote semble réalisable, le maintien des autres éléments nutritifs pose question. Le suivi a révélé une carence en soufre, liée à la diminution des retombées atmosphériques, qui pénalise le développement de la luzerne. Depuis 2017, des apports systématiques de kiésérite sont réalisés pour corriger ce déficit. Pour le phosphore et le potassium, bien que la luzerne enrichisse le sol en azote, elle exporte massivement ces deux éléments. Si le potassium reste à des teneurs satisfaisantes grâce à la richesse initiale du sol, la baisse des teneurs en phosphore demeure un point de vigilance pour la durabilité à long terme.
Travail du sol et optimisation des rendements : enseignements de dispositifs comparatifs
La question du travail du sol est indissociable de la gestion de la fertilité. Des essais mis en place dès 1997 sur une surface de 20 hectares comparent différentes modalités, du labour jusqu'au semis direct, dans une région au climat humide et aux sols caillouteux.
L'objectif de ces essais est de réduire les coûts tout en maintenant le potentiel de rendement. Les résultats montrent une grande variabilité liée aux conditions climatiques annuelles. Dans le cadre du semis direct, le choix de variétés adaptées, comme la variété Visby, est crucial pour garantir une levée satisfaisante, souvent supérieure à 98 %.
Le semis direct offre des avantages économiques et agronomiques, notamment en limitant la perte d'humidité en conditions sèches et en préservant la structure du sol. Toutefois, il nécessite une gestion rigoureuse des risques biotiques, tels que les limaces et les souris, qui peuvent être plus marqués par rapport aux systèmes avec travail du sol intensif. L'analyse des reliquats azotés en sortie d'hiver confirme, dans ces systèmes comme dans les autres, une corrélation forte entre l'azote disponible et le rendement final du blé tendre.
C'est quoi la modulation de densité de semis en maïs ?
En somme, que ce soit par l'intégration de légumineuses, l'apport raisonné de matières organiques ou l'optimisation des techniques de travail du sol, la réussite des systèmes de culture de longue durée repose sur une approche systémique. La gestion fine des flux d'azote, du soufre et des éléments minéraux, couplée à une stratégie variétale adaptée, permet de concilier performance économique et respect des équilibres environnementaux, même dans des contextes de production exigeants.