L'épandage des fertilisants est une pratique agricole fondamentale, essentielle à la croissance des cultures et à la sécurité alimentaire mondiale. Cependant, une application inefficace ou excessive peut entraîner des conséquences environnementales désastreuses, allant de la pollution de l'eau à l'augmentation des gaz à effet de serre. Comprendre et maîtriser les techniques d'épandage, en intégrant les avancées scientifiques et technologiques, est donc crucial pour une agriculture plus durable.
L'épandeur centrifuge : L'outil prédominant
Les agriculteurs ont massivement adopté les épandeurs centrifuges, des appareils conçus pour projeter les engrais et les amendements sous forme granulée en nappe. Ces machines constituent désormais un élément de base de l'équipement agricole moderne. L'amélioration continue de la qualité physique des engrais a permis d'atteindre des largeurs de travail considérables, couramment situées entre 24 et 36 mètres.
Pour garantir un écoulement régulier des engrais dans la trémie de ces épandeurs, plusieurs caractéristiques physiques sont primordiales. L'homogénéité de la granulométrie, l'absence de poussière et la résistance à la reprise d'humidité sont des facteurs déterminants. Ces éléments, comme le souligne le COMIFER (Comité français d'études et de développement de la Fertilisation raisonnée), influencent directement la performance de l'appareil.
Afin d'assurer la délivrance précise de la dose de fertilisant prévue en chaque point de la parcelle, les épandeurs centrifuges exigent un recouvrement partiel des nappes épandues lors des passages aller et retour. Un contrôle visuel attentif de ce recouvrement est indispensable. L'opérateur doit systématiquement vérifier, après chaque passage aller puis retour, que la dose appliquée est uniforme grâce au recouvrement des nappes.
La norme NF EN 13739, relative aux appareils distributeurs d'engrais solides en nappes et centrifuges, constitue une garantie de performance. Elle atteste que l'appareil a été testé sur des bancs d'essai officiels dans les conditions d'utilisation spécifiées par le constructeur. L'acquéreur d'un nouvel épandeur doit impérativement vérifier la présence de ce logo sur l'appareil.
Le réglage du débit d'épandage s'effectue en ajustant l'ouverture des vannes de dosage situées au fond de la trémie. Le manuel d'utilisation fourni par le constructeur détaille les valeurs de réglage optimales pour des conditions d'utilisation idéales : un air sec, des granulés durs et sans bris, et une absence de poussière. Le réglage de la largeur d'épandage est quant à lui influencé par des paramètres tels que la vitesse de rotation des disques, la configuration des pales, ou encore le point d'impact de l'engrais sur les disques. Ces variables déterminent la vitesse d'éjection de l'engrais à la sortie du disque. La consultation du carnet de réglage est une étape indispensable, mais elle ne remplace pas un contrôle visuel approfondi après deux passages de l'épandeur.
Conditions optimales pour un épandage efficace
La réussite d'un épandage, qu'il soit liquide ou solide, ne peut être laissée au hasard. Une préparation rigoureuse en amont, prenant en compte les conditions météorologiques et géologiques, est fondamentale. Les conditions idéales pour un épandage par appareil centrifuge incluent un vent faible (inférieur à 12 km/h), un temps sec, et un sol suffisamment ressuyé, c'est-à-dire ayant évacué l'excès d'eau après les pluies. Le ressuyage du sol permet au tracteur de maintenir une vitesse régulière sans patinage, garantissant ainsi une dose d'engrais constante. Un temps sec favorise un écoulement et un débit réguliers au fond de la trémie, car l'engrais conserve sa fluidité.
Cependant, pour les engrais contenant de l'azote ammoniacal ou uréique, il est préférable d'épandre avant une période de pluie. Celle-ci favorise l'infiltration de ces formes d'azote dans le sol, réduisant ainsi le risque de volatilisation de l'ammoniac. La volatilisation est la perte d'azote, à partir du sol ou d'une matière fertilisante, par dégagement direct dans l'atmosphère sous forme de N2, d'oxyde d'azote ou d'ammoniac. Dans les parcelles en pente, l'épandage sur sol nu doit être rapidement suivi d'une incorporation par un travail du sol superficiel. Cela permet de prévenir le risque de volatilisation et d'érosion.
Prévention des risques environnementaux et optimisation
La prévention du risque de volatilisation de l'ammoniac est une préoccupation majeure pour limiter la pollution de l'air et préserver la valeur fertilisante des amendements. Le strict respect des bordures de parcelle est également essentiel. L'engrais doit être épandu uniquement sur la surface cultivée. Les nouveaux matériels doivent se conformer à la norme NF EN 13739, qui impose un dispositif de bordure performant pour la protection de l'environnement. L'intégration d'une commande automatique de ce dispositif en cabine facilite grandement son déclenchement.
L'azote est un élément clé pour le rendement des cultures, stimulant leur développement. Cependant, un épandage irrégulier engendre des zones où la concentration d'azote est excessive, tandis que d'autres en manquent. L'excès d'azote fragilise les tiges, favorise leur étiolage et, à terme, leur verse. La verse rend la récolte plus difficile, entraîne des pertes de rendement et laisse des grains au sol.
Les bandes visibles dans la parcelle et la verse sont des indicateurs flagrants d'un mauvais épandage. D'autres effets néfastes, moins apparents, peuvent se manifester après la récolte, tels qu'un taux de protéines hétérogène dans la parcelle. Cette hétérogénéité peut dégrader la moyenne de toute la récolte, voire empêcher d'atteindre les standards industriels. Le gaspillage d'engrais, dû à une application incorrecte, représente un coût financier non négligeable, auquel s'ajoutent les conséquences négatives sur la culture : perte de rendement, maturité hétérogène, récoltes plus longues, risque accru de verse, et taux de protéine irrégulier. Des simulations et des essais au champ ont démontré qu'il est possible d'améliorer le rendement de 3% en réduisant le coefficient de variation (CV) de 10% par rapport à un CV de 34%.
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Un cas d'étude : Le plateau de Saclay et le recyclage des nutriments
Le plateau de Saclay, situé à une dizaine de kilomètres au sud de Paris, est un territoire périurbain où l'agriculture maintient une présence significative avec environ 3 500 hectares. Majoritairement conventionnelle, cette agriculture dépend fortement des engrais synthétiques ou minéraux. La production d'engrais azotés est un processus énergivore, représentant 1 à 2% de la consommation mondiale d'énergie. Les réserves de phosphore, quant à elles, sont limitées, extraites de mines.
Sur le plateau de Saclay, les eaux usées des quelque 200 000 habitants sont dirigées vers les stations d'épuration du SIAAP. Après ajout de réactifs, le phosphore précipite à environ 80% dans les boues d'épuration, le reste étant rejeté dans la Seine. L'azote est majoritairement éliminé par dénitrification (53%) ou rejeté dans les eaux traitées (38%), une petite fraction se retrouvant dans les boues (9%). Cette gestion actuelle des eaux usées ne permet pas le recyclage des nutriments, alors que l'agriculture locale en est une consommatrice importante.
L'urine, composante des eaux usées, représente environ 80% de l'azote et 50% du phosphore, concentrés dans un faible volume. Elle est relativement peu contaminée par les métaux et les pathogènes, contrairement à d'autres intrants comme certains engrais minéraux ou les boues d'épuration. Pour valoriser l'urine comme fertilisant, deux approches principales sont envisagées. La première consiste à stabiliser l'azote pour réduire la volatilisation ammoniacale, source de pollution atmosphérique et de perte de valeur fertilisante, tout en atténuant les odeurs. La seconde option vise à réduire le volume épandu, qui peut varier du lisier à des engrais à base d'urine plus concentrés.
L'agglomération parisienne, avec plus de 10 millions d'habitants, entourée de vastes plaines céréalières, représente un cas particulièrement pertinent. Les besoins en engrais minéraux de l'Île-de-France pourraient être entièrement satisfaits par l'urine de cette métropole.
L'équilibre fertilisation-environnement : Un défi mondial
La fertilisation doit impérativement trouver un équilibre. Une dose adéquate, appliquée au bon moment, permet aux cultures de prospérer et de contribuer à nourrir une population mondiale croissante. Cependant, tout excès peut compromettre les cultures, polluer les sols et l'eau, et aggraver le réchauffement climatique. Selon Christoph Müller, spécialiste des sols et des végétaux à l'Université Justus Liebig de Giessen et à l'University College de Dublin, « Il n’y a jamais eu autant de bouches à nourrir dans le monde, mais la solution n’est pas d’employer plus d’engrais : leur utilisation excessive est l’une des raisons pour lesquelles le secteur agricole est devenu peu à peu l’une des principales sources de gaz à effet de serre au cours des 70 dernières années ». En 2014, le secteur agricole était responsable de 24% des émissions mondiales de gaz à effet de serre, selon la FAO.
Les végétaux et le sol transforment les engrais en nutriments, mais certains sous-produits de cette transformation sont des gaz à effet de serre : dioxyde de carbone (CO2), oxyde nitreux (N2O) et méthane (CH4). Une dose d'engrais appropriée optimise la croissance des plantes et minimise les émissions de gaz à effet de serre. En revanche, un surplus d'engrais non absorbé par les végétaux reste dans le sol, entraînant une augmentation exponentielle des émissions. Ces recherches ont déjà permis d'optimiser l'application d'engrais sur plus de 100 hectares de pâturages et de cultures (riz, maïs, blé), entraînant une réduction de 50% des émissions de gaz à effet de serre et une augmentation de 10% du rendement.
Outre leur contribution aux émissions de gaz à effet de serre, les surplus d'engrais sont souvent entraînés par les pluies ou la fonte des neiges vers les cours d'eau, finissant dans les océans et les systèmes d'approvisionnement en eau potable. Lee Heng, Chef de la Section de la gestion des sols et de l'eau et de la nutrition des plantes de la Division mixte FAO/AIEA, alerte : « Les contaminants agricoles peuvent rendre l'eau non potable et sont nocifs pour les écosystèmes et la biodiversité aquatiques ».
Un plan de fertilisation bâti sur du solide
Au-delà du réglementaire plan prévisionnel de fumure, le plan de fertilisation, plus global, est le pilier de toute stratégie de nutrition des cultures. Il prend en compte de nombreuses informations, à collecter et à mettre à jour régulièrement. Voici les étapes clés :
Diagnostiquer régulièrement la fertilité de ses sols
C’est la garantie qu’une modification graduelle de cette fertilité sera détectée. Une analyse physico-chimique de terre des parcelles, tous les 4 à 5 ans, identifiera les nutriments dont la disponibilité dans le sol est insuffisante ou nécessite d’être entretenue.
Comprendre les types d’engrais et leur mode d’action
Les besoins en nutriments d’une culture varient fortement au fil de sa croissance. Appliquer un type d’engrais mal adapté à un stade donné diminue l’efficience d’utilisation des nutriments par la plante.
Estimer les besoins du moment
Chaque culture a des besoins en nutriments spécifiques, qui varient selon son stade de développement et sont à ajuster selon le rendement visé. Pour le blé, par exemple, les OAD (Outils d'Aide à la Décision) incluant les modèles FERTI-ADAPT CHN et APPI-N s’appuient sur l’indice de nutrition azotée pour ajuster la fertilisation au besoin du moment.
Connaître la composition de ses fertilisants organiques
Une analyse par un laboratoire certifié de ses engrais organiques établira leur composition précise en macronutriments (N, P, K), nutriments secondaires (S, Ca, Mg), et micronutriments (Zn, Cu, Mn, B). L’outil gratuit « Fertiliser avec les produits organiques » accompagne dans le choix des produits.
Tenir compte des fournitures en nutriments par le système
Apports de fumier au cours de la rotation, résidus du précédent, couverts d’interculture enfouis… Tous ces apports organiques libèrent des nutriments lors de leur dégradation, dont la quantité doit être estimée et intégrée au plan de fertilisation.
Quantifier les nutriments dans l’eau d’irrigation
Dans certaines régions, l’eau d’irrigation est naturellement riche en nutriments dissous qui peuvent contribuer substantiellement à la fertilisation. Mieux vaut analyser l’eau d’irrigation, puis soustraire du plan de fertilisation les nutriments fournis par un nombre moyen de tours d’eau.
Calibrer les buses et les épandeurs d’engrais et de fumier
Leur calibration est essentielle, notamment en cas d’usure ou de changement de type d’engrais, afin d’appliquer une dose correcte et uniforme : une heure de calibration peut économiser des centaines d’euros et garantit la conformité réglementaire.
L'épandage de lisier : Principes et méthodes
Le lisier est un mélange liquide de déjections animales (urines et excréments) et d'eau, souvent issu des élevages bovins, porcins ou avicoles. L'épandage de lisier consiste à appliquer ce fertilisant organique sur les terres agricoles afin d'apporter aux plantes les nutriments dont elles ont besoin pour se développer. L'objectif principal est d'optimiser la nutrition des cultures en apportant la bonne dose de lisier au bon moment et au bon endroit.
L'épandage de lisier est encadré par une réglementation stricte visant à protéger l'environnement et la santé publique. Tout épandage doit respecter les périodes d'interdiction (selon les zones et les cultures), les distances vis-à-vis des habitations, des points d'eau et des zones sensibles, ainsi que les quantités maximales autorisées. Une gestion inappropriée peut entraîner des pollutions de l'eau (nitrates, phosphore), de l'air (ammoniac, gaz à effet de serre) et des sols (éléments traces métalliques).
Fertiliser avec des digestats
Connaître leur valeur fertilisante et savoir comment gérer au mieux l’azote et les autres éléments fertilisants sont les clés pour une bonne gestion agronomique des digestats. Ils peuvent être valorisés sur toutes les cultures annuelles, intermédiaires (CIVE et dérobées) et aussi sur les prairies.
Connaître son digestat
Afin d’utiliser de manière optimale les digestats, la première étape est de connaître les produits qui vont être épandus. En effet, les digestats sont très variables selon le mode de méthanisation (voie sèche ou humide), les intrants et les post-traitements appliqués. Pour connaître la composition physico-chimique des digestats, il est possible d'utiliser le schéma interactif « Classes de digestats », l'outil « Concept-Dig » ou de réaliser des analyses en laboratoire.
Calculer la dose d’apport en NPK
Le principe d’équilibre de la fertilisation, applicable à l’ensemble des fertilisants, s’applique aussi aux digestats. L'objectif est d'assurer la couverture des besoins de la culture par le sol et par les digestats. Le calcul doit considérer l’azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K). Pour l'azote, le coefficient d’équivalence engrais azoté (Keq N) est l’indicateur qui permet d’exprimer la fourniture d’azote efficace par les digestats par rapport à un engrais minéral.
Réglementation et traçabilité des pratiques
Concernant le plan d’épandage, la réglementation est stricte. En premier lieu, il faut noter que le plan d’épandage concerne tous les élevages qui sont sous le régime des ICPE (le régime des installations classées protection de l’environnement). Ce document prend la forme d’un plan du parcellaire où se trouvent renseignées l’ensemble des zones où l’épandage des effluents organiques est permis ainsi que l’ensemble des zones où il est interdit.
Toutes les exploitations, qu'elles soient soumises à Installations Classées ou pas, doivent respecter les distances d'épandage indiquées dans les programmes d'actions. Il est indispensable de tenir un cahier d'enregistrement des pratiques où vous consignez vos interventions. Ce document doit être conservé, au minimum, pendant 5 ans.
L'importance de disposer d'une analyse récente des effluents épandus est cruciale. Les amendements organiques et calciques améliorent les propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols. Les engrais organiques représentent la majorité des produits et apportent des éléments nutritifs (N, P, K). Il convient également de prendre en considération le rapport carbone/azote (C/N) qui permet d’apprécier la vitesse de minéralisation d’un produit organique dans le sol et la disponibilité de l’azote.
Les activités agricoles occasionnent des émissions de polluants atmosphériques qui ont des répercussions sanitaires et environnementales. Les émissions issues des pratiques d’épandage représentent 59% de ces émissions. L’objectif global du plan national de réduction des émissions de polluants atmosphériques (PREPA) est d’améliorer la qualité de l’air et de réduire l’exposition des populations à la pollution de l'air en France. Dans ce contexte, les aides à la conversion d’agroéquipements, comme le programme de 135 millions d’euros lancé par FranceAgriMer, visent à réduire l’usage des produits phytosanitaires et des polluants atmosphériques, marquant une étape clé vers une agriculture respectueuse de l'environnement et performante.
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