Fertigation des cultures maraichères

Catégorie : Publication technique et scientifique Publication : samedi 10 mars 2012

Fertigation des cultures maraichères

Généralités et calcul des solutions nutritives

(Pr. Ahmed Skiredj)

(Département d'Horticulture/IAV Hassan II/ Rabat/ Maroc)

I- Introduction:

Le maintien de l'eau et des éléments minéraux à des niveaux optima dans la rhizosphère des plantes est le principal facteur responsable des rendements élevés des cultures, meilleures qualités des produits et hautes efficiences de l'utilisation de l'eau et des éléments minéraux. L'apport des engrais dans l'eau d'irrigation, appelé « fertigation » ou « ferti-irrigation » ou « irrigation fertilisante » est devenu depuis longtemps une pratique commune en maraichage et en arboriculture fruitière, permettant d'atteindre un équilibre ionique optimal au niveau de la rhizosphère.

Afin de minimiser les pertes de fumures par lessivage et dans le but d'augmenter l'efficience de l'utilisation des engrais, le système de distribution de la solution nutritive choisi est le système localisé. L'aspersion n'est pas toujours valable puisqu'elle limite l'utilisation des fortes doses de fumures (toxicité du feuillage) et favorise le développement des mauvaises herbes entre les rangs de la culture. Elle présente aussi le risque d'augmenter les chances d'attaque des maladies cryptogamiques, particulièrement pour les cucurbitacées.

La fertigation est un cas particulier de la chimigation qui consiste à apporter un produit chimique dans l'eau d'irrigation (pesticide ou engrais).

Les avantages de la fertigation sont les suivants:

* une grande efficience de l'utilisation de l'eau et des engrais (diminution du lessivage).

* un bon contrôle de l'état ionique de la rhizosphère.

* un bon contrôle de la forme et de l'équilibre ionique des fumures apportées.

* une grande flexibilité des moments d'apport des fumures en relation avec les besoins de la plante (stades de développement).

* un maintien d'un faible niveau de salinité du sol.

* et une économie de main d'oeuvre pour l'application des engrais.

Les inconvénients de la fertigation sont les suivants:

* difficulté d'apporter des engrais en cas de sol saturé en eau (pluie, arrêt de l'irrigation). Ce cas est rencontré avec les tunnels nantais (fraisier ou melon) et avec les serres canariennes peu étanches et sans gouttières d'évacuation des excès d'eau.

* Bouchage des orifices des distributeurs. Il est recommandé de les nettoyer et d'utiliser une solution acide (0,5 % d'HNO3) afin d'enlever le colmatage.

En fertigation, à la fois l'irrigation et la fertilisation doivent être satisfaites dans les normes. Lorsque les règles de l'une ou de l'autre de ces techniques ne sont pas respectées, des anomalies apparaissent: élévation du taux de salinité, sur fertilisation ou sous alimentation hydrique et minérale, pertes des éléments nutritifs par lessivage...etc. Ces anomalies sont à l'origine de l'apparition de facteurs limitants à une production de bonne qualité. Par conséquent, il faut piloter l'irrigation correctement (utilisation d'outils adaptés d'avertissement à l'irrigation: tensiomètres, bac classe A, lysimètres, formules empiriques...etc). Il faut aussi raisonner la fertilisation en fonction du niveau de rendement recherché et selon la fertilité du sol. La pratique de la fertigation aide à l'application correcte et économe de l'eau et des éléments minéraux au sol pour une meilleure utilisation par la plante. Elle permet de corriger les carences ioniques par des interventions à tout moment et présente l'avantage d'être automatisable.

II- Calcul des solutions nutritives:

A- Normes et éléments nécessaires au calcul:

+ Norme (solution Coic-Lesaint): NO3- (12,2 méq/l)= 170,8 mg/l de N; NH4+ (2,2 méq/l)= 30,8 mg/l de N; H2PO4- (2,2 méq/l)= 34,1 ppm de P = 78,1 ppm de P2O5; K+ (5,2 méq/l)= 202,8 ppm K= 244,4 ppm K2O; Ca++ (6,2 méq/l)= 124 ppm Ca= 173,6 ppm CaO; Mg++ (1,5 méq/l)= 18 ppm Mg = 30 ppm MgO et SO4-- (1,5 méq/l)= 24 ppm S. Pour la solution Coic Lesaint le rapport K/N doit être de 1,2 et le rapport K2O/(CaO+MgO) de 1,1 à 1,2.

* La méthode CoÏc Lesaint est basée sur la mise à la disposition des plantes d'une solution nutritive équilibrée ioniquement et calculée à partir de la composition des végétaux. En maraichage, on utilise la solution neutrophile. Cette solution s'applique en hors sol ou aux sols considérés comme un simple substrat de culture. En fertigation sur sol, on utilise des solutions non complètes (à base surtout de NPK, parfois avec un supplément de Mg et Ca).

* Correspondances entre méq/l d'un ion, mg/l d'un ion et mg/l d'un élément:

milliéquivalent

Correspondance en mg (ion)

Correspondance en mg (élément fertilisant)

1 méq NH4+

18 mg NH4+

14 mg N

1 méq NO3-

62 mg NO3-

14 mg N

1 méq H2PO4-

97 mg H2PO4-

31 mg P = 71 mg P2O5

1 méq SO4--

48 mg SO4--

16 mg S

1 méq K+

39 mg K+

47 mg K2O

1 méq Ca++

20 mg Ca++

28 mg CaO

1 méq Mg++

12 mg Mg++

20 mg MgO

* Lors des mélanges: jamais de nitrate de chaux avec un sulfate (de NH4 ou de potasse ou de magnésie) ou un phosphate. Jamais de phosphate avec un engrais Calcique. Le nitrate de potasse et l'acide nitrique peuvent être mélangés à tous les engrais. Les caractéristiques des engrais sont:

Engrais

Masse molaire

Dosage (% du poids)

Solubilité (kg produit /100 l eau à 20 °C)

KNO3 (nitrate de potasse

101

13 % NO3N+ 46 % K2O

30

K2SO4 (sulfate de potasse)

174

48 % K2O

10

MAP (phosphate monoammonique)

115

12 % NH4N+ 55 % P2O5

60

HNO3 (acide nitrique)

63

22 % NO3N

100

Mg SO4 (sulfate de magnésie)

120

16 % MgO

10

NH4NO3 (ammonitrate)

80

16,5 % NO3N+ 16,5 % NH4N

190

Mg(NO3)2.6 H2O (nbitrate de magnésie)

256

11 % NO3N+ 16 % MgO

25

Ca(NO3)2 (nitrate de chaux anhydre)

164

17 % NO3N+ 33,6 % CaO

120

B- Calcul de la composition en éléments nutritifs de la solution:

1- généralités:

Contrairement à la solution nutritive complète utilisée en hors sol et nécessitant des précisions de calcul de doses d'engrais, les solutions nutritives utilisées en fertigation sur sol sont beaucoup moins précises puisque le sol joue le rôle tampon en cas d'erreur de calcul et d'apport de fumures. Ces solutions nutritives se basent sur l'estimation des besoins des plantes en éléments nutritifs en fonction de leurs stades physiologiques, du sol et des conditions climatiques. Les éléments sont exprimés en N, P2O5, K2O, CaO et MgO et les quantités en kg/ha. L'analyse de l'eau est utilisée en général pour corriger son pH. En cas de fortes teneurs de l'eau en Ca et Mg, une majoration des apports potassiques s'avère nécessaire. La rectification du pH est intéressante afin d'éviter des précipités de phosphate de calcium, de sulfate de calcium, de carbonate de calcium et de magnésium qui obstruent les orifices et rendent non disponibles les éléments insolubilisés pour la plante. En général, il faut 606 ml d'acide nitrique 38° Baumé pour neutraliser l'effet alcalinisant de 1 kg de phosphate biammaonique (20 % N et 53 % P2O5). La rectification de la teneur en eau en bicarbonate nécessite une analyse et une détermination au laboratoire.

2- Calcul proprement dits: voir TD sur melon, pomme de terre et fraisier.

C- Fabrication de la solution nutritive:

La confection de la solution nutritive doit être réalisée de la manière suivante:

* Pour la solution prête à l'emploi (solution fille), directement utilisable par les plantes:

Cette solution est fabriquée pour de petites superficies puisque sa quantité nécessaire pour irriguer la culture doit être contenue dans un bac. Un bac d'1 m3 (qui est est un grand bac qui coûte cher) , par exemple, ne peut suffir pour une superficie qui dépasse 200 - 300 m2.

* Pour le cas général, on est obligé de confectionner une solution mère:

Cette solution est concentrée et nécessite une dilution à 5 pour mille, généralement, pour être utilisée par les plantes.

* La procédure est la suivante:

þAprès détermination des quantités d'engrais à apporter et considérant leurs solubilités, on détermine les quantités d'eau nécessaire à leur solubilisation. Selon le matériel disponible (volume du ou des bacs) et la superficie à arroser, on détermine la fréquence de fabrication de la solution nutritive (1 à plusieurs fois par jour; parfois, une fois par 10 jours...). En cas d'apport de NPK uniquement, un seul bac peut être suffisant (si la superficie ne dépasse pas quelques ha). Si l'apport concerne aussi Ca et Mg, il vaut mieux utiliser un 2ème bac. L'engrais qui pose beaucoup de problèmes (à cause de sa faible solubilité et ses fortes doses d'apport) est le sulfate de potasse. Souvent, on lui consacre un bac spécial indépendamment des autres engrais. Mais, à certains stades donnés de la culture (grossissement des fruits, par exemple), on a intérêt à apporter les engrais selon un équilibre défini, par exemple (1 N- 0,2 P2O5- 2 à 2,5 K2O). Dans ce cas, la potasse n'est pas injectée seule, on mélange les engrais potassiques avec les autres engrais.

La procédure de préparation des bacs est la suivante:

+ 1er bac (en cas de fabrication d'une solution mère):

* mettre dans un bac de l'eau (en préférence à 20 °C - 25 °C) : remplir le bac au tiers.

* ajouter de l'acide nitrique (en cas de nécessité de réduire le pH).

* ajouter les engrais, un par un, dans l'ordre suivant, en brassant et après les avoir présolubilisés: phosphates (puis ajouter de l'eau au bac (10-20 litres), nitrate de potasse, puis ajouter de l'eau au bac (10-20 litres), nitrate de magnésie puis ajouter de l'eau au bac (10-20 litres), sulfate de magnésie (+ eau) , sulfate d'ammoniaque (+ eau), sulfate de potasse (+ eau), puis oligoéléments s'il y a lieu. Jamais de calcium dans ce bac qui contient des sulfates et des phosphates. On complète ensuite le bac avec de l'eau. Plus il y a de l'eau tiède, plus les engrais ont tendance à être bien solubilisés.

+ 2ème bac de la solution mère:

* mettre de l'eau (1/3 du volume du bac).

* ajouter de l'acide nitrique.

* présolubiliser le nitrate de magnésie et l'apporter.

* ajouter de l'eau au bac (10-20 litres).

* ajouter le nitrate de calcium présolubilisé.

* ajouter de l'eau au bac (20-30 litres).

* puis nitrate de potasse puis oligoéléments (le chélate de fer doit être apporté en dernier lieu).

* Compléter le bac avec de l'eau.

* Jamais de sulfate ni de phosphates dans ce bac.

D- Considérations liées à la culture:

La connaissance de la dynamique des éléments minéraux dans le sol et des différences d'absorption de leur formes par les plantes (NO3- et NH4+ pour N, H2PO4- ou HPO42- pour P) renseigne sur le choix des engrais. Un engrais à base de soufre réduit le pH du sol. La pomme de terre préfère cette réduction de pH, par contre, le melon redoute l'acidité. Un excès d'un élément risque de bloquer un autre élément qui devient peu disponible à la plante (cas de l'antagonisme K/Mg et K/Ca). Si l'eau d'irrigation est riche en sulfates, il est préférable d'apporter Mg sous forme de nitrate de magnésie. Si P est apporté sous forme de MAP, une grande partie de N doit être fournie sous forme nitrique afin de ne pas dépasser la norme d'apport de N ammoniacal (fourni par le MAP)... etc. Les exigences des cultures diffèrent selon les espèces, variétés et stades physiologiques. Pour chaque stade et chaque variété, il est possible d'avoir une solution nutritive adaptée (cette solution peut être trouvée suite à une recherche adaptative). Il n'y a pas de solution nutritive passe par tout. Il faut raisonner la composition de la solution nutritive en fonction des données du milieu, culture et contraintes. La première phase d'une culture (phase végétative) nécessite plus de N et de P que de K. La phase reproductive et de grossissement du produit à récolter nécessite plus de K que de N ou P. Pour une meilleure qualité des produits et lors d'un stress, il faut majorer les apports en potasse (élément de stress). La fertigation doit être complétée par des pulvérisations d'engrais foliaire à base d'oligoéléments et par un apport de fumier pour les cultures qui le nécessitent...

E- Concentration de la solution nutritive:

Cette concentration est déterminée en divisant la quantité totale des engrais par le volume d'eau qui les solubilise (mg/l ou ppm). D'une manière grossière, 1 g/l de sel est presque de même ordre de grandeur qu'une conductivité électrique (EC) de 0,9 millisiemens par cm (1 mS/cm).

Une fois une solution nutritive est fabriquée, il faut vérifier son pH et son EC par lectures du pH mètre et du conductimètre. Le pH de la solution fille (après dilution) doit être aux environe de la neutralité (6,5-7). L'EC doit être de l'ordre de 1,5 à 2,5 mS/cm.

Souvent, la fertigation est pilotée par l'EC adaptée au stade de la culture: les faibles EC sont résevées à la croissance végétative; les fortes EC sont adaptées au grossissement des fruits et tubercules. En général, lorsque EC est élevée (en agissant sur le débit de l'eau et le taux d'injection des engrais, on peut obtenir l'EC qu'on souhaite), le bac se vide rapidement alors que les besoins en eau de la culture ne sont pas encore satisfaits. On recommande alors d'irriguer d'abord à l'eau claire pendant une certaine durée et de terminer l'arrosage par fertigation. Il vaut mieux laisser l'apport de fumures à la fin de l'irrigation afin d'éviter leur lessivage (on ne commence pas par la fertigation pour passer ensuite à l'eau claire qui provoque le lessivage). En général, la fréquence de fertigation sur sol ne dépasse pas une fois par jour, le temps est largement suffisant pour permettre aux éléments d'être absorbés par la plante.

F- Contrôles à effectuer:

Les contrôles doivent être quotidiens: il faut suivre le pH de la solution fille (à mesurer au niveau des goutteurs; on collecte quelques millilitres de la solution et on trempe le pH mètre; si le pH est correct: 6,5-7, c'est bon, sinon, il faut revoir la composition de la solution et la corriger). Il faut également suivre l'EþC au niveau de la solution collectée. Si l'on trouve le EC souhaité (1,5 à 1,8 mS/cm en cours de végétation et 2 à 2,5 mS/cm en phase de remplissage des produits à récolter) c'est bon, sinon, il faut diluer ou concentrer la solution et revoir les pesées des engrais ou s'il n'y a pas d'erreur de choix d'engrais ou de leurs dosages de la part du responsable de la fertigation. Le contrôle concerne aussi la vérification de l'état du matériel d'injection ou de distribution, du bouchage des goutteurs, du bouchage des filtres par mesure de la pression. Le nettoyage des filtres est important à la fin de chaque campagne ou après une erreur de mélange d'engrais incompatibles (laissant des précipités dans le bac).

III- Conclusion:

Les avantages de la fertigation dépassent ses inconvénients. La maitrise de cette technique s'avère nécessaire afin d'améliorer la productivité et la qualité des produits horticoles.

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