Le Prof A .SKIREDJ

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Exposé sur la Fertigation

(Pr. Ahmed Skiredj)

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

Spécificités alimentaires du Melon

+ Sensible à la salinité et aux carences en Mg, Mn, Fe et Mo.

+ La demande de la plante en éléments nutritifs est accélérée à la nouaison.

+ Pour un rendement de 40 T/ha, le melon exporte les quantités suivantes: 150 kg/ha de N + 50 kg/ha P2O5 + 250 kg/ha K2O + 400 kg/ha CaO + 80 kg/ha MgO.

+ De grandes anomalies de floraison (mâle et femelle) et de nouaison apparaissent en cas de mauvaise alimentation azotée, phosphatée, potassique et magnésique.

+ La potasse améliore la qualité des fruits (taux de sucre, calibre, résistance au transport). L'alimentation hydrique doit être uniforme pour le melon, sans à-coups.

+ On irrigue à 100 % ETM le long du cycle cultural; tous les stades sont critiques: mi croissance, floraison, nouaison et grossissement.

+ En général, on calcule la dose d'irrigation en se basant sur un coefficient cultural constant de Kc= 0,75, qu'on multiplie par l'évapor- transpiration de référence Et° de chaque jour.

+ Cinétique d'absorption des éléments minéraux d'une culture de melon sous serre hors sol (France) :

+ Fumure préconisée par CTIFL (melon sous serre):

Spécificités alimentaires du Melon

+ Fumure préconisée par madrpm pour une production de 40 T/ha

Soit un total de 260 kg/ha de N, 200 kg/ha de P2O5 et 400 kg/ha de K2O.

+ Formules espagnoles de fertigation de melon (préconisée par la société DOUNA EXPORT à Agadir pour des rendements de 35 à 40 T/ha).

Soit un total de 145 kg/ha N + 50 kg/ha P2O5 + 240 kg/ha K2O + 140 kg/ha MgO

•  P1 : Reprise – 1 ère floraison

•  P2 : Début floraison – Fin floraison

•  P3 : Début grossissement des fruits

•  P4 : Maturation des fruits et début récolte

+ Formule de fertigation du melon proposée par DUCLOS

Spécificités alimentaires de la Pastèque

+ La pourriture apicale du fruit = désordre irréversible provoqué par déficit en calcium. Il faut faire l'apport de Ca durant la croissance de la plante et en début du grossissement du fruit (taille d'olive) avant apparition du désordre.

+ Pendant une journée nuageuse, le flux d'eau vers le fruit est affaibli ; or le calcium du sol migre vers le fruit par transpiration ; si les nuages persistent pendant plusieurs jours, il faut faire des apports de calcium par pulvérisation foliaire.

+ Le fruit, dès le stade « taille d'olive » ne transpire plus ; l'eau qui rentre dans le fruit ne sort plus par transpiration et le fruit grossit rapidement ; toute carence hydrique en début du grossissement du fruit réduit le rendement.

+ A un pH de 8,2, le fer n'est pas disponible à la plante même si le sol en dose 2 %. A un pH de 4,5 à 5, le phosphore combiné au Ca ou Al n'est pas disponible à la plante ; L'optimum de pH = 5,5-6,8 .

+ En sol acide, le chaulage est une pratique courante ; ce n'est pas le calcium qui modifie le pH mais c'est plutôt le carbonate (dans CaCO3).

+ Puisque les conditions culturales changent d'année en année, la réponse de la pastèque à un même plan de fumures peut changer aussi. On utilise alors le test foliaire pour prédire d'éventuelles anomalies.

+ Pour un écartement de 2,5 m entre lignes de plantation, en Floride, on apporte (200) kg/ha de N + (200) kg/ha de P2O5 + (200) kg/ha de K2O comme suit:

+ La pastèque répond rapidement à un apport ammoniacal mais moins rapidement à un apport nitrique. Lorsque la croissance est faible et le feuillage est chétif, il est recommandé d'apporter N sous forme de NH4+. En cas normal, l'apport nitrique équilibre mieux la plante.

Spécificités alimentaires de la betterave à sucre

+ Cette culture est exigeante en matière organique et en azote, mais l'excès en cet élément favorise la végétation au détriment du grossissement et de la qualité des racines.

+ La betterave ne tolère pas l'acidité mais résiste bien à la salinité.

+ Les sols calcaires pauvres en bore favorisent les nécroses externes des racines.

+ D'après Anstett, 1982, les exportations minérales s'élèvent à 275 kg N/ha, 116 kg P2O5/ha, 572 kg K2O/ha, 84 kg CaO/ha et 62 kg MgO/ha pour un rendement en racines de 65 T/ha (8,2 T/ha de matière sèche) et en feuilles de 36 T/ha (3 T/ha de MS).

+ Les fumures préconisées au Doukkala sont les suivantes : 300 à 450 kg N/ha ; 150 kg P2O5/ha; 300 kg K2O/ha et 3 kg/ha de Bore (20 kg/ha de boracine) ou (35 kg/ha de borax).

+ La betterave à sucre est particulièrement sensible au déficit hydrique au moment de la levée et pendant les premières phases de développement.

+ Des déficits hydriques joints à une carence en azote en fin de cycle freinent le développement des racines et augmentent la concentration finale en sucre.

+ La betterave à sucre a deux phases : Une phase végétative, dont la durée est fonction de la date de semis et de la variété, et pendant laquelle la plante doit disposer de suffisamment d'azote ; et une phase d'accumulation des sucres, où l'on doit éviter des apports excessifs d'azote minéral qui provoquent généralement une baisse des rendements en sucre.

+ Une gestion optimale de l'eau doit privilégier l'irrigation pendant les périodes critiques de développement, et réduire les apports hydriques en fin de campagne pour permettre une maturation efficace des betteraves.

+ Au début du cycle, les racines ont une vitesse de croissance plus faible que celle des feuilles. Quand les racines commencent à se former, on note un ralentissement de la croissance de la partie aérienne et une accélération de celle de la partie souterraine. Avec la vitesse de croissance racinaire la plus importante, les produits de la photosynthèse vont pour plus de la moitié dans les racines et cette proportion augmente en fin de saison, quand les feuilles font migrer leurs réserves vers la racine.

+ L'efficience d'utilisation de l'azote semble être plus influencée par le régime hydrique que par le niveau de la fertilisation azotée. À une fertilisation azotée plus forte correspond une efficience plus importante de l'azote.

Spécificités alimentaires de la luzerne

+ La luzerne est une légumineuse très exigeante en chaux (en sol acide), en potasse et en bore; elle résiste à la sécheresse et au froid. Ses racines sont profondes, ce qui lui permet de se comporter bien même en sol calcaire (craie) et d'exploiter l'eau du sol.

+ A la préparation du sol, on apporte la fumure suivante : N (0-30 kg/ha) ; P2O5 (100-120 kg/ha) ; K2O (150-180 kg/ha). Chaque hiver on apporte une fumure d'entretien de 80-100 kg P2O5/ha + 120-150 kg K2O/ha.

+ La luzerne étant une légumineuse, il est recommandé d'inoculer les semences par une souche de rhizobium appropriée. Il faut faire un apport de N starter (10 à 30 kg/ha) au stade 10 JAL, puis ne plus apporter N minéral jusqu'au printemps afin d'améliorer la nodulation qui doit être suivie par des observations régulières du système racinaire. Lorsque la nodulation est élevée (100 nodules/plante ou plus), aucun apport de N minéral n'est nécessaire. Une fois la nodulation commence à chuter (nombre réduit des nodosités, de couleur rouge pâle, fin automne), la fixation symbiotique est donc faible (repos d'automne); un apport de N combiné est nécessaire : 30-60 kg N/ha (65-130 kg urée/ha) en hiver. L'application suivante en N doit être faite avant mi Mai, puis après la première coupe, puis après la 2 ème coupe.

+ La carence en bore apparaît surtout dans les sols sableux à pH élevé. On recommande d'épandre du bore sur tous les sols sableux, en particulier sur les limons et les limons sableux. On peut corriger la carence en bore, ou encore la prévenir, par un épandage annuel de pleine surface de 1 à 2 kg de bore/ha. Ne pas épandre le bore en bandes au semis.

+ Les normes d'interprétation des résultats d'analyse des tissus végétaux pour la luzerne se présentent dans le tableau suivant :

+ La luzerne et le bore : Le bore est un des minéraux essentiels à la croissance des végétaux. Le bore ne joue pas un rôle de catalyseur dans la plante, mais agit comme une hormone ou sert à la synthèse des phytohormones. Il agit sur la translocation des sucres  ; l a formation des parois et tissus (avec le Ca) et leur souplesse. Il joue un rôle dans la reproduction végétale . Parallèlement à son rôle chez les plantes, le bore est nécessaire aux bactéries fixatrices d'azote ( Rhizobiums ) et aux mycorrhizes.

Spécificités alimentaires de la luzerne

+ La matière organique (les colloïdes humiques) est la principale source de bore dans la plupart des sols agricoles.

+ La disponibilité du bore dépend directement de l'activité biologique du sol. Toute condition qui défavorise l'activité biologique (ex.: sécheresse, inondation, faible température) peut provoquer des carences passagères.

+ La disponibilité du bore dépend du pH. Un pH neutre (=7) est le moins désirable. Pour un même niveau de bore mesuré à l'analyse, le bore sera plus soluble en sol léger et acide que lourd et chaulé. Le bore est solubilisé plus rapidement en sol acide (pH=5.5), si bien qu'il est facilement lessivé dans ces conditions.

+ Les niveaux acceptables à l'analyse foliaire (échantillonnage des feuilles du haut) varient de 20 à 80 ppm. Une concentration se situant entre 10 et 20 ppm indique une situation à corriger bien qu'en temps de sécheresse, une analyse inférieure à 30 ppm puisse aussi indiquer une carence.

+ Analyse de sol : L'analyse du B total n'est pas un bon indicateur de la disponibilité de l'élément. Une concentration de 0,35 ppm en solution dans le sol constitue un minimum absolu pour la luzerne. Un niveau de 0,8-0,9 ppm serait plus qu'il n'en faut. Les sols lourds doivent avoir plus de bore que les sols légers pour éviter une carence.

+ Le bore interagit surtout avec le potassium, le zinc, le calcium et le phosphore (antagonisme). Il est donc important de ne pas dépasser les besoins physiologiques de la luzerne en potassium pour éviter de créer une carence en bore .

+ Ce sont les carbonates (et donc l'élévation du pH) plutôt que la disponibilité du calcium dans le sol qui nuisent à l'assimilation du bore dans un sol qui en contient peu. La même chose est vraie pour le magnésium et la chaux dolomitique.

+ Symptômes de carence en B (spécifiques à la luzerne) : jaunissement de la luzerne ( alfalfa yellow en anglais ou yellow top ). Les premiers symptômes en sont la déformation des bourgeons terminaux, une chlorose ou jaunissement marquée du feuillage accompagnée parfois d'un rougissement. Dans les cas graves, il y a raccourcissement des entre-nœuds, formation de rosettes sur les points de croissance, flétrissement du point de croissance et la floraison est affectée.

+ L'effet d'une carence en bore sur la luzerne ressemble à celui d'une sécheresse. Il y a en fait un lien entre la sécheresse et le bore. Pendant une période de sécheresse, l'activité biologique du sol ralentit. Il y a donc moins de bore mis en disponibilité. En temps de sécheresse, la luzerne va surtout puiser en profondeur dans le sol. Or, le contenu du sous-sol en bore en solution est en général assez faible.

Spécificités alimentaires de la luzerne

+ La quantité de bore exportée annuellement par une récolte de luzerne normale varie de 100 à 400 g/ha. Un très gros rendement de luzerne peut prélever jusqu'à 500 à 700 g/ha/an de bore. Les pertes par lessivage varient selon la texture de sol et les précipitations. On peut considérer de 100 à 200 g/ha/an.

+ S'il y a retour du bore par application de fumier, on peut considérer environ 15 g de bore/tonne de fumier de bovin soit environ 600 g/ha pour un apport de 40 t/ha.

+ Le borax est une source naturelle de bore (produit miné).

Recommandations :

+ Les risques de sur fertilisation sont élevés avec le bore. Les risques encourus ne sont pas tellement pour la luzerne car cette plante tolère jusqu'à 150-200 ppm et même 300 ppm en solution sans montrer de symptômes de toxicité.

+ Les risques sont surtout pour les graminées qui suivent dans la rotation.

+ Les risques d'excès sont plus élevés dans les régions arides et semi-arides.

+ La matière organique aurait un certain effet palliatif sur la toxicité par le bore.

Spécificités alimentaires du maïs

+ Le maïs ne supporte pas les sol argilo-calcaires, soufflés, creux, aérés par le gel d'hiver et les faibles pluies printanières. Les rythmes de prélèvement de N et K par les plantes sont les suivants :

+ Le maïs est très sensible à une carence magnésienne. La fumure préconisée s'élève à 120- 150 kg N/ha, 80- 150 kg P2O5/ha et 100-150 kg K2O/ha.

+ La culture de maïs grains exporte- pour un rendement de 60 q/ha- les quantités minérales suivantes : 144 kg N/ha, 72 kg P2O5/ha, 108 kg K2O/ha et 56 kg CaO/ha (Demelon et al, 1966).

+ Le maïs fourrage exporte – pour un rendement en vert de 50 T/ha : 110 kg N/ha, 48 kg P2O5/ha, 120 kg K2O/ha et 45 kg CaO/ha.

Spécificités alimentaires du Bersim

+ Les sols acides doivent être chaulés au cours de l'année qui précède le semis.

+ Le bersim est une légumineuse qui peut fixer jusqu'à 200-300 kg/ha d'azote atmosphérique en cas d'inoculation des semences par une souche appropriée de Rhizobium.

+ Les trèfles ont moins de risques de présenter des symptômes de carence en potasse. Une carence en phosphate est rare, mais elle peut se manifester par un rabougrissement et une faible survie à l'hiver des légumineuses.

+ On peut apporter une fumure de (20-30) kg N/ha + (80-100) kg P2O5/ha + (100-120) kg K2O/ha, au moment du semis en Août pour faciliter le démarrage. Le trèfle exporte les quantités suivantes en éléments nutritifs:

Rythmes d'absorption des éléments nutritifs

Par les plantes

+ Absorption des éléments nutritifs en fonction du temps : concentration fixée, absorption à différents rythmes: élevé, puis moyen puis faible et stabilisé à une certaine valeur.

+ On suppose que la quantité totale accumulée est la quantité totale absorbée selon 2 mécanismes:

• Absorption passive, physico-chimiques indépendants de l'activité métabolique (diffusion des sels, diffusion et rétention des ions près des sites d'absorption chargés de signe opposé à celui de l'ion retenu.

• Absorption active, métaboliques, nécessitant de l'énergie (ATP) : arrêt si poison, température basse, inhibiteur, l'activité métabolique est bloquée.

+ Absorption en fonction de la concentration du milieu en éléments nutritifs: fonction hyperbolique classique de Michaëlis- Menten:

V = (V m .S)/(K m + S)

V = vitesse du processus d'absorption (rythme d'absorption)

V m = vitesse maximale de transport de l'ion dans le milieu = capacité maximale du mécanisme d'absorption).

S = Concentration de l'ion considéré (ou du soluté)

K m = coefficient d'affinité ou de Michaëlis = concentration pour laquelle V = ½ Vm ; K m = sensibilité du mécanisme d'absorption à la concentration externe en ions

Ces deux paramètres (V m et K m ) peuvent être graphiquement déterminés à partir de l'équation suivante:

1/V = 1/S . (K m /V m ) + 1/V m .

+ Nette ressemblance entre les mécanismes d'absorption et les réactions enzymatiques : Le cytoplasme étant limité par le plasma- lemme qui est une membrane imperméable à l'égard des ions, ceux-ci ne peuvent pénétrer à l'intérieur de la cellule que par l'intermédiaire de transporteurs (corps protéiques de même nature que les enzymes).

+ Dans la nature, ces transporteurs restent théoriques ; on n'a jamais pu les identifier.

Absorption passive

+ Elle est localisée dans 2 espaces :

* Une zone appelée espace libre = (1) compartiment limité par le plasma-lemme et la membrane squelettique + (2) espace de diffusion selon les gradients physico-chimiques. L'espace libre est en équilibre avec la solution du sol (mêmes concentrations ioniques en solution, mais différentes sur membranes chargées électriquement) ; diffusion réversible entre la cellule et la solution du sol.

* Une zone appelée espace libre de Donnan , siégeant les échanges par adsorption sur les parois des membranes; dans ce cas, les concentrations ioniques des tissus végétaux sont supérieures à celles du milieu nutritif puisque les ions sont adsorbés par des forces électro- chimiques.

* Le plasma-lemme est la barrière membranaire s'opposant au déplacement passif des ions. L'absorption passive n'est pas sélective sauf au niveau des échanges ioniques qui ont lieu dans l'espace de Donnan.

* Cet espace est riche en Ca++, ce qui est à l'origine d'un appel anionique pour occuper les charges + (c'est une sorte de sélectivité selon les charges électriques et non pas selon la nature de l'ion comme pour l'absorption active).

* La cellule qui se développe synthétise des acides organiques qui ne sortent pas à l'extérieur; le milieu interne devient plus hypertonique que le milieu externe; l'eau pénètre à l'intérieur par osmose.

* Le flux de l'eau entraîne avec lui la pénétration d'ions minéraux (par flux de masse = massflow).

* L'absorption passive = ensemble d'absorption par diffusion + flux de masse + interception des éléments minéraux par les racines (la surface des racines est assimilée à la surface du sol; c'est une prolongation de sa forme; l'absorption se fait par contact direct).

* Le transport passif est insuffisant pour assurer les besoins :

+ En P (qui sont 20 à 30 fois plus élevés que ce qui est permis par le transport passif puisque P migre peu dans la solution du sol)

+ En K (4 à 10 fois ; K étant plus mobile en solution de sol que P mais son mouvement vers les racines est insuffisant pour satisfaire aux besoins de la plante)

+ Il est largement suffisant pour Ca (une quantité 10 à 20 fois supérieure au besoin de la plante migre vers les racines) et Mg (une quantité 2 à 3 fois supérieure au besoin de la plante migre vers les racines).

* Tous les mécanismes de l'absorption passive peuvent alors être indispensables à la satisfaction des besoins (absorption par diffusion, interception et flux de masse).

Absorption active

+ N écessité de l'énergie, ATP, activité métabolique.

+ Absorption irréversible; pas de sortie d'ions selon gradient physique.

+ Cette absorption est sélective (les racines absorbent un ion nécessaire même s'il est à une très faible concentration ; pas de règle de gradient physique).

+ Un ion absorbé activement traverse l'espace libre et le plasma-lemme et pénètre à l'intérieur du cytoplasme puis suivre les voies métaboliques de la croissance…

+ Cette pénétration est à l'origine d'un changement de pH du tissu végétal; la plante rétablit la neutralité de son pH cellulaire (pour un bon fonctionnement de son système enzymatique) grâce à l'expulsion de OH- ou de H+ selon la nature des ions absorbés.

+ L'exorption des protons est une caractéristique des cellules végétales (ou bactériennes, mais pas animales).

+ La nutrition azotée, selon ses deux formes, ammoniacale ou nitrique, est un bon exemple de cet échange de protons H+ entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule.

+ La nutrition ammoniacale seule n'est pas intéressante pour la plante malgré l'économie d'énergie qu'elle procure : croissance chétive et faible production de biomasse.

+ Le NH4+ s'accumule sous cette forme dans la vacuole (souvent il y a toxicité ammoniacale) sans qu'il y ait de transformation en acides organiques comme pour le cas d'une nutrition nitrique (les voies métaboliques sont différentes).

* La phase solide du sol (= facteur de capacité = réserve d'éléments nutritifs) alimente la solution du sol (phase liquide = facteur d'intensité).

* Les racines épuisent rapidement la solution du sol dans un rayon proche. Plus il y a des racines, plus la solution du sol est rapidement épuisée.

* Les expériences de Meartens, 1986, montrent que les besoins nutritifs de la plante peuvent être satisfaits par une faible portion des racines (5 à 20 % des racines, si les éléments nutritifs sont disponibles).

* En pratique , dans un sol, ces éléments nutritifs ne sont jamais disponibles comme dans une expérimentation en hydroponique ; il faut alors une bonne colonisation du sol par les racines afin d'augmenter les chances de rencontrer les éléments nutritifs en rhizosphère.

* L'évolution constante du système racinaire et la colonisation du sol par les racines est un phénomène fondamental de la nutrition minérale des plantes.

Possibilités d'absorption et de transport des éléments nutritifs par les racines

+ Le mode et l'importance de la colonisation du sol par les racines règlent le rythme d'absorption de l'eau et des éléments minéraux.

+ L'absorption est affectée par la proximité des racines de la partie aérienne de la plante: Plus la distance qui sépare la racine du collet est courte, plus le rythme d'absorption est élevé. Le buttage du maïs favorise la formation de racines adventives, toutes proches de la surface du sol ; elles sont très actives dans l'absorption.

+ Les racines opposées exploitent un plus grand volume de sol et favorisent plus le rythme d'absorption que des racines contiguës (allant dans une même direction).

+ Dans les conditions normales de fonctionnement des racines (aération, température optimale) ce n'est pas le rythme d'absorption qui limite la production de biomasse de la plante, mais plutôt les processus métaboliques d'utilisation des éléments absorbés : effet de l'espèce et de la variété.

+ Le rapport de la surface développée du sol sur celle des racines est de l'ordre de 10 -6 à 10 - 4 . Les poils absorbants occupent toute la porosité compatible avec leur diamètre: Dans un mètre carré du sol, il y a 10.000 à 1 Million de m 2 de surface racinaire. Mais la surface de contact sol-racines est toujours insuffisante pour assurer la couverture des besoins alimentaires de la plante.

+ Donc nécessité absolue de déplacement des éléments nutritifs vers racines. Donc nécessité de mouvement d'eau dans le sol. Une bonne alimentation hydrique favorise la croissance de la plante et augmente ses besoins en éléments minéraux. La sécheresse défavorise l'absorption, surtout de P, K, Ca et Mg. L'azote, par contre, est mobile; son absorption n'est pas très dépendante de sa diffusion dans l'eau du sol, mais le peu d'eau disponible dans le sol est nécessaire pour son déplacement.

+ La fertilisation des cultures irriguées doit être raisonnée plus en fonction des besoins de la plante que de la richesse du milieu en éléments nutritifs puisque l'eau est disponible ; le besoin de la culture doit donc être satisfait. L'eau facilite l'absorption même en milieu à richesse limitée en éléments nutritifs. Plus les besoins sont importants (cas des cultures maraîchères sous serre) plus la fertilisation doit contribuer à les satisfaire, faute de quoi, le milieu s'appauvrit rapidement.

+ En cultures non arrosées, les problèmes de fertilisation sont plus complexes. Toute technique favorable à l'enracinement en profondeur (présence de l'eau) est susceptible de faciliter l'alimentation minérale en milieu pauvre.

+ En cultures non irriguée, avec un régime climatique irrégulier, les caractéristiques physico-chimiques et surtout la structure du sol deviennent alors déterminantes pour un bon fonctionnement du système racinaire.

Fertilisation Azotée raisonnée

+ La notion de l'efficience est devenue à la mode ; actuellement, en France, ce n'est pas le rendement maximum qui est recherché, mais c'est plutôt l'efficience maximale de l'utilisation des intrants.

+ De même, les progrès dans les méthodes de culture qui portaient essentiellement sur l'amélioration du rendement se sont alors orientés vers la prise en compte de l'environnement : protection de la nappe phréatique contre la pollution par les nitrates en particulier.

+ De nouvelles approches sont apparues : "le développement durable", "l'agriculture raisonnée" et "l'agriculture biologique".

+ La notion de développement durable  fut introduite par Mme G.H. Bruntland en 1987. Elle proposait un objectif de développement qui puisse répondre aux besoins économiques de l'ensemble des habitants de la planète, de façon aussi égalitaire que possible, sans pour autant compromettre les chances des générations futures, notamment sur le plan de la santé et de l'environnement.

+ L'agriculture raisonnée est fondée sur un principe de raisonnement global prenant en considération les finalités économiques, qualitatives, environnementales et sociales.

+ La fertilisation raisonnée a pour but d'adapter les apports en éléments fertilisants aux besoins réels des cultures en tenant compte des éléments présents dans le sol et du rendement potentiel de la plante. Les outils développés pour aider l'agriculteur sont les analyses de sol et les analyses foliaires (exportations minérales + prévention d'une carence en un élément fertilisant à l'avance).

+ L'agriculture biologique est fondée sur des règles qui lui interdisent, sauf exception, d'utiliser des intrants issus de l'industrie chimique. La fertilisation fait alors appel à des substances d'origine organique, animale ou végétale et à quelques minéraux répertoriés sur une liste.

+ Cette fertilisation doit également prendre en compte l'environnement et les pratiques agricoles adaptées, par exemple par un recours systématique à la rotation des cultures, utilisation des légumineuses comme engrais verts, fumier, lisier et minéraux (phosphate naturel tendre, sulfate de magnésium, par exemple).

Irrigation localisée et fertigation

+ L'irrigation localisée ou micro-irrigation est une technique qui consiste à apporter l'eau au pied des plantes au moyen de canalisations et de distributeurs d'eau.

+ Nécessitant des investissements importants au départ, le système d'irrigation localisée peut s'avérer intéressant à plusieurs niveaux (si tout marche bien !):

• Il est fortement conseillé dans les régions où la pénurie d'eau est chronique. En effet, ce système engendre des économies d'eau (20 à 50 %) par rapport à l'irrigation gravitaire.

• L'alimentation hydrique des cultures est régulière car le système utilise des doses faibles et des fréquences élevées des apports d'eau.

• L'efficience de l'utilisation de l'eau par les plantes est meilleure, étant donné que les pertes dans les canaux d'adduction sont minimes. Les pertes d'eau par évaporation sont également très faibles.

• L'alimentation minérale des cultures peut être maîtrisée, car le système s'adapte facilement à la « fertigation ».

• Les arrosages sont complètement indépendants vis-à-vis des autres techniques culturales telles que la récolte par exemple.

• Les risques de maladies sont fortement réduits car le feuillage n'est pas mouillé, d'où la diminution de l'impact des problèmes cryptogamiques.

+ Toutes les qualités énoncées ci-dessus peuvent s'avérer inexactes dans le cas d'une mauvaise conception du réseau d'irrigation, une gestion médiocre des arrosages et une maintenance défectueuse du matériel.

+ Cas du Douiet (hors sol) : Salinité (EC = 8 mmohs/cm)…Lessivage obligatoire.

+ Station de tête = Groupe de pompage + filtration + matériel d'amenée d'eau.

+ S'agissant d'une irrigation sous pression, l'installation doit prévoir un équipement qui fournit justement la pression nécessaire au fonctionnement du système. Cet équipement consiste en une station de pompage ou un embranchement au réseau de distribution d'eau.

+ Il existe différents types de pompes dont celle à axe horizontal (adaptée aux rivières, oueds, bassins), à axe vertical (adaptée aux puits) ou le type immergé.

+ Pour éviter que les orifices soient obstrués, il faut que l'eau soit bien filtrée. En d'autres termes, il n'y a pas d'irrigation localisée sans filtration : pré filtration (crépine filtrante placée à l'extrémité du tuyau d'aspiration, munie d'un tamis à mailles de 200 à 400 microns ; hydrocyclone ou séparateur de particules, placé en amont).

Irrigation localisée et fertigation

+ Les filtres les plus connus sont le filtre à sable (filtrant contre les éléments organiques), le filtre à tamis (cuve cylindrique à l'intérieur de laquelle s'insère un tube ou cartouche dont la paroi est un tamis à mailles de 80 à 150 microns) et le filtre à disques (support placé longitudinalement et autour duquel sont accolés, les uns contre les autres, plusieurs dizaines d'anneaux en plastique. Ces anneaux emboîtés laissent alors un passage pour la circulation de l'eau).

+ Le filtre doit retenir, en général, les particules de granulométrie supérieure à 1/7 du diamètre de l'orifice du distributeur. Exemple: si !'orifice est de 0.8 mm, on doit filtrer à 110 microns.

+ Injecteurs d'engrais : Pour tirer plein profit d'une installation d'irrigation localisée, on peut y adjoindre un équipement d'injection d'engrais (fertigation) : Venturi (rétrécissement de la conduite accélèrant le débit du courant et engendrant une dépression, ce qui permet d'aspirer la solution à injecter); pompes hydrauliques (actionnées par la pression du courant d'eau ; pompe doseuse au taux d'injection proportionnel à la quantité d'eau traversant l'appareil); pompes doseuses électriques (précises, fiables et automatiques).

+ Autres accessoires :

• Un clapet anti-retour: son rôle peut être déterminant dans le maintien à l'état rempli d'eau de la colonne de refoulement, surtout lorsque celle-ci contient un arbre de rotation et des pièces en caoutchouc nécessitant un refroidissement permanent.

• Un compteur volumétrique: il est intéressant pour comptabiliser le volume d'eau utilisé et sert de moyen de pilotage des irrigations. Certains compteurs indiquent aussi bien le débit instantané que le débit total.

• Un limiteur de débit et un régulateur de pression: leur effet se fait sentir lorsque la pression disponible est supérieure à la pression requise (raccordement à un réseau existant). Ainsi, les risques de « coups de bélier » sont éliminés.

• Une purge d'air: c'est un moyen très efficace pour éliminer !'air emprisonné dans les canalisations. Son utilisation est particulièrement indiquée dans les points culminants d'une exploitation à sol accidenté. En l'absence de cet instrument, le risque de cassure des canalisations est réel.

• Des vannes: c'est une évidence de disposer de vannes dont le rôle est multiple: sectionnement, purge, limitation de débit, régulation de l'injection d'engrais.

• Des manomètres: la simple lecture de la pression peut donner des indications précieuses sur l'efficacité de la filtration et sur l'état de fonctionnement du groupe moto-pompe.

Irrigation localisée et fertigation

+ Matériel d'amenée d'eau : canalisations (conduite principale ; porte-rampes ; rampes) ; pièces de raccordement (coudes, tés, réductions, colliers de prise de charge).

+ Organes de distribution d'eau : distributeurs (apparents ou cachés, ou réduits à un simple orifice pour assurer un débit faible mais surtout régulier et constant) : Gaines et tubes poreux ; Gaines perforées à double-paroi (BI-WALL) ; Gaine à cheminement long (T-TAPE) ; Goutteurs à circuit long ou court (capillaires montés sur une rampe d'irrigation) ; Goutteurs en ligne ou en dérivation ; Goutteurs auto régulants en non- auto régulants ; Diffuseurs (20 à 360 l/h) ; Ajutages calibrés (BAS-RHONE)

+ Entretien du réseau d'irrigation localisée : purges  (d'eau et d'air : conduites d'eau ; vannes); réparation des fuites d'eau dans les canalisations; nettoyage (lavage ou brossage) des filtres ; changement du sable peu consistant des filtres; contrôle des distributeurs d‘eau et de l'étendue de la surface humidifiée ; calcul du coefficient d'uniformité (CU) des débits (fonctionnement de la filtration).

+ Détermination du coefficient d'uniformité (CU) des débits: choisir 16 goutteurs uniformément répartis dans un secteur d'irrigation; calculer le débit moyen (q) de ces 16 goutteurs ; calculer le débit moyen minimum (qmin) des 4 goutteurs dont le débit est le plus bas; déduire le coefficient d'uniformité CU comme suit:

CU= 100. qmin/q

+ Apprécier l'état de la filtration selon les valeurs de CU :

CU > 90 % bonne filtration

70 % < CU < 90 % réseau à nettoyer

CU < 70 % causes profondes de colmatage

+ Si colmatages: Contrôler la filtration (particules très fines telles que les limons et les argiles déposées au niveau des distributeurs peuvent être chassées par un courant d'eau sous pression élevée de 2 à 3 bars). Pour se débarrasser des micro organismes, injecter de l'eau de javel à faible concentration (1 à 5 ppm de chlore pur).

+ La précipitation de carbonate de calcium dans les distributeurs est la cause la plus à craindre de colmatage. Elle a un effet cumulatif qui finit par boucher entièrement l'orifice du goutteur. D'où la nécessité de faire un nettoyage quasi-continu. Celui-ci consiste à injecter un acide fort tel que l'acide nitrique commercial, à la concentration de 2 à 5 1/m3 d'eau.

Fertigation et calcul des solutions nutritives

+ 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, « fertigation » est devenu depuis longtemps une pratique commune en maraîchage 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 (cucurbitacées).

+ Lorsque l'aspersion est utilisée (cas des cultures fourragères, par exemple), il ne faut pas dépasser une concentration de solution nutritive de 500 ppm, sinon il y a risque de brûlure du feuillage.

+ 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 facteurs limitant la production et la 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 ainsi qu'en fonction des efficiences d'utilisation de l'eau et des éléments minéraux.

+ 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.

Fertigation et calcul des solutions nutritives

+ Définition du méq d'un ion = rapport du PM (poids moléculaire) ion à sa valence.

+ Calculs: pour l'ion Ca++, le PM = 40 ; la valence = 2 (2 charges +); 1 éq (Ca++)=40 g/2 = 20 g Ca. De même, 1 méq Ca++ = 20 mg Ca. On parle de éq ou méq pour un ion (Ca++) et de g ou de mg pour un élément nutritif (Ca).

+ Le tableau suivant donne les Correspondances entre méq d'un ion, mg d'un ion et mg d'un élément:

+ Calcul de la solution Coïc et Lesaint (sans traiter les oligo éléments):

NO3- (12,2 méq/l)= 12,2 x 14 = 170,8 mg/l de N;

NH4+ (2,2 méq/l)= 2,2 x 14= 30,8 mg/l de N;

Soit un total de 201,6 ppm N ;

H2PO4- (2,2 méq/l)= 34,1 ppm de P = 78,1 ppm de P2O5;

K+ (5,4 méq/l)= 210,6 ppm K= 252,7 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)= 72 ppm SO4= 24 ppm S.

+ Pour la solution Coic Lesaint le rapport K2O/N (en ppm) est de l'ordre de 1,2 et le rapport K2O/(CaO+MgO) (exprimés en ppm) est également de l'ordre de 1,2.

* L'ammonium et le phosphate peuvent être apportés par le MAP, le nitrate par le nitrate de potasse, de magnésie et de calcium; le Mg par le sulfate de magnésie:

+ Le MAP = (NH4+ H2PO4-), soit (2,2 méq/l H2PO4- (= 2,2 x 97 mg/l)) + (2,2 méq/l NH4+ (= 2,2 x 18 mg/l)) = 213,4 + 39,6= 253 mg/l (ou ppm).

+ Le nitrate de potassium (KNO3): 5,4 méq/l de K+ (en contre partie: prendre 5,4 méq/l de NO3-), soit (5,4 x 39 mg/l + (5,4 x 62 mg/l) = 210,6+334,8= 545,4 mg/l..

+ Le nitrate de calcium: Ca (NO3)2: 6,2 méq/l de Ca++ (en contre partie, prendre 6,2 méq/l de NO3-), soit (6,2 x 20) + (6,2 x 62)= 124+384,4= 768,8 mg/l.

Fertigation et calcul des solutions nutritives

+ Bilan de NO3- : on a prélevé 5,4 méq/l pour équilibrer K+ et 6,2 méq/l pour équilibrer Ca++, soit 5,4 + 6,2 = 11,6 méq/l (alors que le besoin = 12,2 méq/l); il faut encore 12,2-11,6= 0,6 méq/l de NO3-, à prendre sous forme de Mg(NO3)2.

+ Nitrate de magnésie: (0,6 méq/l de Mg++ (0,6 x 12 mg/l)) + (0,6 méq/l de NO3- restant (0,6 x 62)) = 7,2+37,2= 44,4 mg/l de Mg (NO3)2.

+ Bilan Mg++ : on a déjà pris 0,6 méq/l de Mg++ sous forme de nitrate de magnésie; le besoin étant de 1,5 méq/l, il en faut encore 1,5-0,6= 0,9 méq/l Mg++. Ces 0,9 méq/l seront pris sous forme de Mg SO4 (cela tombe juste puisqu'il faut aussi 0,9 méq/l de SO4--.).

+ MgSO4: (0,9 méq/l Mg++ (0,9 x 12=10,8 mg/l)) + (0,9 méq/l de SO4-- (0,9 x 48=43,2 mg/l))= 54 mg/l.

+ Résumé: les engrais à solubiliser dans un litre d'eau pour obtenir une solution Coïc Lesaint sont les suivants:

++ MAP: 253 mg

++ KNO3: 545,4 mg

++ Ca(NO3)2: 768,8 mg

++ Mg (NO3)2: 44,4 mg

++ MgSO4: 54 mg.

+ Mélanges des engrais: Peut-on mélanger le nitrate de chaux avec un sulfate (de NH4 ou de potasse ou de magnésie) ou un phosphate ? Pourquoi ?

+ Réponse: Non car obtention du sulfate de calcium = gypse (qui n'est pas soluble et qui bouchera les orifices de la gaine d'irrigation).

* Peut-on mélanger un phosphate avec un engrais Calcique ? Pourquoi ?.

+ Réponse: Non, car il se formera un cailloux qui n'est pas soluble!

* Le nitrate de potasse et l'acide nitrique peuvent-ils être mélangés avec d'autres engrais ? Lesquels ?

+ Réponse: Oui, car le nitrate est commun dans les deux corps chimiques. Ces produits se mélangent avec tous les engrais.

* En Hors sol, le calcul de doses d'engrais est précis, car absence de sol. Pour les solutions nutritives utilisées en fertigation sur sol, le calcul est-il moins précis ? Pourquoi ?

+ Réponse: Oui, car le sol joue un rôle tampon.

Fertigation et calcul des solutions nutritives

+ Caractéristiques des engrais:

Les teneurs des engrais en éléments minéraux et leurs solubilités se présentent dans le tableau suivant:

+ Autres caractéristiques des solutions nutritives:

+ La solution fille, directement utilisable par les plantes est uniquement utilisée pour les petites superficies; pourquoi ?

+ Réponse: Pour irriguer un ha par une solution nutritive fille, il faut au moins 2 mm d'eau, soit 20 m3; il faut donc une citerne de 20 m3 de volume, ce qui est impossible à acheter par un agriculteur (trop chère).

Fertigation et calcul des solutions nutritives

+ Concentration de la solution nutritive = rapport quantité totale des engrais / volume d'eau qui les solubilise (mg/l ou ppm).

+ Grossièrement, une EC de 1 millisiemens par cm (mS/cm) = 0,8 à 0,9 g/l de sel.

+ Une fois une solution nutritive est fabriquée, il faut vérifier son pH (6,5-7) et son EC (1,5 à 2,5 mS/cm).

+ Piloter la fertigation par EC (adaptée au stade de la culture): faibles EC durant la croissance végétative; fortes EC en période de grossissement des fruits et tubercules (transfert des assimilas vers les organes de grossissement).

+ En général, lorsque EC est élevée, le bac se vide rapidement alors que les besoins en eau de la culture ne sont pas encore satisfaits. Comment procéder ?

+ Réponse: Irriguer à l'eau claire, pendant une certaine durée, puis fertiguer puis rincer à l'eau claire pendant les 5 dernières minutes de l'irrigation.

+ Taux d'injection: Supposons que nous avons fabriqué 200 litres de solution nutritive mère (v1) et qu'on souhaite les injecter dans l'eau d'irrigation dont le volume (v2) est de 40 m3 (40.000 l). Le taux d'injection (Tj) est le rapport v1/v2= 200/40000=1/200=5/1000= 5 pour mille.

+ Notre approche de raisonnement de la fertilisation , utilisée dans le calcul des fumures (TD) consiste à corriger le sol selon les normes connues d'équilibre entre N, P, K, Ca et Mg (l'absorption des éléments apportés par les fertilisants n'est à son optimum que lorsque la fertilité du sol est équilibrée) et à restituer au sol les exportations minérales de la culture.

+ Cette méthode peut être complétée par des analyses foliaires (tests de contrôle), mais généralement non effectués au Maroc par manque de rapidité de réalisation des analyses de laboratoires et de communication des résultats aux agriculteurs.

+ On a supposé que les pertes par lessivages sont nulles (efficacité de la fertigation) et on a négligé les fournitures du sol (en présence d'engrais, la fourniture du sol est à son minimum).

+ Cette approche a été vérifiée sur tomate industrielle (Gharb), pomme de terre (Loukkos) et melon (Haouz) ; elle a donné satisfaction.