Le Prof A .SKIREDJ

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Fertigation de la betterave à sucre

(Pr Ahmed SKIREDJ)

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

Le pilotage de la fertigation d'une culture nécessite la maîtrise de cette culture et l'utilisation d'outils qui servent de guides à sa fertilisation et son irrigation: connaissance de sa conduite culturale, ses spécificités alimentaires, hydrique et minérale, les résultats de la recherche sur ses besoins en eau et en éléments nutritifs ainsi que les normes d'interprétation des analyses de sol et de tissus foliaires.

Pour le cas de la betterave à sucre au Doukkala, le présent document analyse les paramètres de pilotage de la fertigation au niveau d'une parcelle de 4 ha (400 m x 100 m), à diagnostiquer, partagée en 12 secteurs de 1/3 ha, commandés par 12 vannes indépendantes. L'eau provient d'un puits de 20 m de profondeur et de 34 m3/heure de débit, pouvant arroser les parcelles pendant 12 heures/jour. L'eau d'irrigation a une EC de 1,2 mmhos/cm et un pH de 7,1. La pression de l'eau à la tête de la station de pompage est de 3 bars. L'eau arrive au niveau des goutteurs sous une pression d'1 bar. Le système d'irrigation localisé installé est le T-tape (1 l/h par orifice ; 20 cm entre orifices et 50 cm entre rampes ; soit 2 mètres linéaires et 10 goutteurs par m² ; un goutteur par pied de betterave mono germe).

L'analyse de ces données montre ce qui suit :

•  Volume d'eau (V) disponible pendant une journée au niveau des 4 ha: V = (débit du puits en m3/jour) x (durée de pompage en heures/jour) = 34 m3/h x 12 h/j= 408 m3 d'eau/jour, soit 34 m3 d'eau/jour/secteur de 0,33 ha.

•  Dans cette parcelle de betterave à sucre, il y a 6 portes-rampes (PR), une par 2 secteurs (1 et 2 ; 3 et 4 …), passant par les médianes de 100 m et distribuant l'eau de part et d'autre, avec une longueur de rampe de 100 m (Schéma 1).

ß ---------33,3 m----------- à ß -----------33,3 m---------- à ß -----------33,3 m -------- à

Donc on a : 

1. un nombre de goutteurs par rampe de 100 / 0,2 = 500 ;

2. un débit de rampe de 500 x 1 = 500 l/h ;

3. un nombre de paires de rampes par porte rampe = (largeur du secteur : 33,34 m)/ (écartement entre lignes de plantation : 0,5 m) = 33,34/0,5 = 67 ;

4. donc un nombre de 134 rampes de 100 m par porte rampe ; donc :

5. un équivalent de 13.400 mètres linéaires /double secteur, soit 6.700 m/secteur.

6. un nombre de goutteurs par secteur = 6.700/0,2 = 33.500.

7. un débit horaire d'un secteur =33.500 x 1 litre/h = 33,5 m3/h, ce qui correspond au débit du puits, ce qui ne posera aucun problème de pression en tête d'irrigation ni au niveau des goutteurs.

8. donc une pluviométrie de 3,35 mm/h par secteur de 0,33 ha.

9. un volume d'eau disponible de 34 m3/h x 12 h/j = 408 m3/j.

1 La culture est installée en Novembre, le cycle cultural est situé en automne et au printemps ; le pic des besoins en eau de la culture ne dépasse pas 3 mm/jour. Pour la culture d'arrière saison, le pic a lieu en été et peut atteindre 7 mm/j ; le pire des cas, en présence du chergui, on peut estimer le besoin maximal de la culture à 100 m3/ha/jour (10 mm/jour). Avec un volume d'eau disponible par jour de 408 m3, la superficie maximale pouvant être arrosée serait donc de 408/100 = 4,08 ha ; donc le problème de disponibilité d'eau ne se pose pas, même en condition de chergui.

•  Analyse de sol  : Une analyse de sol permet d'estimer la quantité d'un élément nutritif par unité de masse de sol et, en estimant le poids d'un hectare de sol en fonction de la profondeur d'enracinement des plantes, on peut estimer la quantité de l'élément en question disponible par unité de surface (kg/ha). Quand cette quantité de l'élément nutritif est corrélée à la réponse de la culture, elle peut être utilisée pour prédire le besoin en éléments nutritifs à apporter au sol pour obtenir les meilleurs rendements.

•  L'interprétation d'une analyse de sol n'est jamais exacte puisqu'elle dépend de la représentativité des échantillons prélevés pour l'analyse ainsi que de l'existence de facteurs limitant la croissance du végétal, autres que la fertilisation, pouvant agir sur le rendement. Mais malgré ces limites, l'analyse de sol sert de guide général aux décisions concernant l'élaboration des plans de fumures. Pour interpréter une analyse de sol, il est obligatoire de connaître les normes pour pouvoir juger si le niveau de fertilité en un élément nutritif donné est satisfaisant ou nécessite un redressement. Ces normes ne sont pas absolues mais dépendent de facteurs très variés : culturaux (plus le niveau d'intensification de la culture est élevé plus la norme est élevée aussi), climatiques (pour une culture conduite en hors saison, en plein hiver, le phosphore doit être très disponible sinon elle sera incapable de l'absorber ; la norme de P du sol n'est pas la même si la culture est installée en été) et édaphiques (la norme de K, par exemple, est liée au pourcentage de l'argile dans le sol et à sa teneur en calcium ; plus le sol est lourd et calcaire, plus élevé est le niveau de sa norme potassique).

•  Interprétation de la granulométrie et de la teneur du sol en calcaire : Elle est indispensable pour apprécier et interpréter la plupart des données des analyses. La répartition granulométrique de la terre fine permet de classer les sols en argiles, limons et sables. Différents qualificatifs peuvent être ajoutés, exemple: sol argilo-limoneux calcaire (si le sol contient 700 g/kg de limon + 300 g/kg d'argile, avec un dosage de 5 à 30 % de calcaire total). Un sol qui dose moins de 5 % de CaCO3 n'est pas calcaire. S'il en dose plus de 10 %, il est calcaire; il faut analyser alors le taux de calcaire actif. Plus le sol est calcaire, plus l'absorption du fer, bore et manganèse est inhibée (jaunissement des feuilles et nécrose). Pour la betterave à sucre, les chaulages récents favorisent les nécroses externes de la racine, généralement due à une carence en bore ; la plante ne tolère pas plus de 50 g de CaCO3/kg de sol, soit 5 % ; plus le sol est calcaire, plus le risque de carence en bore est élevé.

•  Interprétation du pH (potentiel hydrogène: acidité ou alcalinité du sol): Pour les sols cultivés, le pH est compris entre 4 (très acide) et 9 (très alcalin). Le laboratoire donne deux pH: à eau et à KCl. Ce dernier est toujours inférieur au premier. Dans les sols très acides, la différence est de 1 unité (exemple: pH eau = 5,5; pH KCl = 4,5). En général, il y a 0,5 unité de différence entre les 2 pH. Si l'écart entre les 2 pH est inférieur à 0,5, il faut se méfier de la salinité; le sol contient alors une grande quantité d'éléments solubles. Les pH trop élevés doivent être réduits par des apports de soufre (1-2 q de S/ha) lors de la culture. Des pH trop bas doivent être corrigés par des apports de chaux et amendements calciques et magnésiens. La betterave à sucre n'aime pas les pH acides (5 à 5,5). L'optimum est un pH de 6,8.

•  Interprétation de la salinité : C'est la quantité de sels minéraux qui se trouvent dissous dans la solution de sol. La salinité varie avec la teneur en eau d'un sol et avec la température. Un sol sec (avec une même quantité de sel) est plus salin qu'un sol humide (sel dilué). A froid, les ions ne se déplacent pas aussi rapidement en solution de sol qu'à haute température. Dans un milieu chaud, le risque de salinité est plus élevé qu'en milieu froid. Au laboratoire, les mesures se font à 20 °C. On mesure la résistivité ou la conductivité de la solution: plus la salinité est élevée, plus la solution conduit l'électricité, plus la conductivité électrique (EC) est élevée. Pour les mesures, on utilise les unités: mS/cm (millisiemens par centimètre)= dS/m (désiemens/ mètre) = mmhos/cm (millimohs/cm). Un sol sableux contient beaucoup moins d'eau à sa capacité au champ qu'un sol argileux; une EC de 1 mmhos/cm est déjà risquée pour un sol léger alors qu'elle ne présente aucun risque pour un sol argileux. Pour le sel NaCl, 1 mmhos/cm = 0,64 g NaCl/litre d'eau ; en général, lorsqu'on manque d'analyses des sels dans l'eau d'irrigation, on adopte grossièrement la formule suivante pour convertir le mmhos/cm au g de sel par litre d'eau : 1 mmhos/cm = 0,85 g de sel/litre. La matière organique augmente la capacité au champ d'un sol. Plus la MO d'un sol est élevée, plus le risque de salinité est faible. La betterave à sucre est très tolérante à la salinité (jusqu'à une EC de 7 dS/m).

•  Pour le cas réel de la parcelle de betterave, objet du présent diagnostic , l'analyse de sol montre que le sol est argileux, pauvre en matière organique, sa richesse en P est moyenne ; il est riche en K et Mg ; il n'est pas calcaire et sa teneur en Ca est médiocre ; son pH (eau) est de 7,0 et sa EC (pâte saturée) est de 0,5 mmhos/cm ; l'analyse donne: 1 % MO, 30 % argile ; 60 ppm (P2O5), 250 ppm (K2O) ; 330 ppm MgO et 4500 ppm CaO.

•  Les exportations minérales de la betterave à sucre (d'après la bibliographie) s'élèvent à 280 kg N/ha + 110 kg P2O5/ha + 400 kg K2O/ha pour un rendement de 75 T/ha en racines.

•  Calcul des besoins en élé­ments fertilisants de la betterave à sucre : Ces besoins seront déterminés de la manière suivante:

•  MO et calcul des besoins en N de la culture : Pour la betterave à sucre, c'est à partir de 2 % MO que la teneur en matière organique du sol est jugée satisfaisante. La teneur actuelle du sol en MO est donc faible; il faut 1 % MO pour atteindre la norme de 2 % MO ; il n'est pas pratique de recommander des apports de fumier (généralement le statut foncier du terrain n'est pas favorable : location, association, le fumier apporte les graines de mauvaises herbes, le coût de l'apport est cher, parfois il y a un problème de disponibilité…) ; il est plutôt conseillé de majorer les apports de N de 20 kg/ha pour chaque intervalle de 1 % MO de moins par rapport à la norme, soit une fourniture de 20 x 1 = 20 kg N/ha. Les besoins en N de la culture s'élèvent donc aux exportations (280 kg N/ha) + la majoration (20 kg N/ha), soit un apport total N de 280 + 20 = 300 kg N/ha .

•  P2O5 : La teneur souhaitable pour la betterave à sucre (norme) est de l'ordre de 70 mg P2O5/kg de terre sèche. Pour les cultures non intensives, on se contente d'une teneur de 40-50 ppm P2O5/kg de terre sèche (cas du haricot vert, melon, concombre et pomme de terre) ou de 50-60 ppm P2O5/kg de terre sèche (cas de cultures de plein champ : tomate, poivron et aubergine). Les normes Californiennes d'interprétation des analyses de sol en P sont les suivantes : un sol qui dose moins de 25 ppm P (=55 ppm P2O5) doit subir un apport de 120-150 kg P2O5/ha; pour une teneur de 25-50 ppm P (= 55-110 ppm P2O5), l'apport est de 70-120 kg P2O5/ha. Pour une teneur de plus de 50 ppm P (=110 ppm P2O5), on apporte 0 à 50 kg P2O5/ha. Ces normes semblent être trop élevées pour les agriculteurs marocains.

•  Le sol de la parcelle de betterave (objet du présent diagnostic) contient 60 ppm P2O5. La norme est de 70 ppm P2O5. Il faut redresser la fertilité phosphatée du sol de 10 ppm P2O5, soit 10 kg de P2O5 par 1000 Tonnes de sol (si le sol pèse 4500 T/ha sur une profondeur de 30 cm, 1 ppm = 4,5 kg P2O5), soit 10 x 4,5 kg P2O5/4500 T de sol = 45 kg P2O5/ha. Le besoin en P2O5 de la culture s'élève donc aux exportations (110 kg P2O5/ha) + la majoration pour le redressement de la fertilité du sol (45 kg P2O5/ha); l'apport total sera donc = 110 (exportations) + 45 = 155 kg/ha de P2O5.

•  K2O : L'interprétation américaine des analyses de sol en K est la suivante: pour un sol qui dose moins de 75 ppm K (= 90 ppm K2O), l'apport de redressement de la fertilité, indépendamment de la culture, doit être de 120-150 kg K2O/ha. Pour une teneur de 75-150 ppm K (= 90-180 ppm K2O), l'apport est de 80-120 kg K2O/ha. Pour une teneur de 150-220 ppm K (= 180-265 ppm K2O), l'apport sera de 60-80 kg K2O/ha. Lorsque la teneur dépasse 220 ppm K (=265 ppm K2O), on ne fait pas d'apport de potasse. Au Maroc, on adopte plutôt la méthode liée au taux d'argile du sol :

•  En terre calcaire , il est souhaitable d'avoir une dose de 10 mg K2O/ % d'argile, exemple: un sol de 25 % d'argile, doit contenir 10 x 25 = 250 mg K2O/kg = 250 ppm K2O. Un sol calcaire contenant 250 ppm de K2O est bien pourvu en cet élément; il est recommandé de ne pas faire d'apport potassique de redressement à ce sol.

•  En terre non calcaire , la teneur souhaitée de K2O dans le sol doit être de 6 à 8, en moyenne 7 mg/ % d'argile (exemple: un sol de 25 % d'argile, doit contenir 25 x 7= 175 ppm K2O (mg par kg de terre sèche).

•  Le sol de la parcelle de betterave (objet du présent diagnostic) contient 250 ppm K2O; le % d'argile du sol = 30 % ; le sol est non calcaire ; la norme sera donc de 7 x 30 = 210 ppm K2O. Il y a donc un excès de 40 ppm K2O= 40 x 4,5 = 180 kg K2O/ha. Le besoin en K2O de la culture s'élève donc aux exportations (400 kg K2O/ha) – l'excès (180 kg K2O/ha) ; l'apport sera alors de 400-180= 220 kg K2O/ha.

•  MgO : La teneur du sol en Mg doit être en équilibre avec celle du potassium. La teneur du sol en MgO doit être de même valeur à trois fois plus au maximum que celle de K2O. Un rapport MgO/ K2O<1 signifie carence induite en Mg même si la teneur du sol en Mg est élevée (c'est-à-dire supérieure à 7-10 mg MgO/% d'argile du sol). En général, à défaut d'analyse, cette teneur est suffisante lorsqu'elle est de 80 à 250 mg MgO/kg de terre sèche en terre calcaire et de 60 à 180 ppm en terre non calcaire.

•  Le sol de la parcelle de betterave (objet du présent diagnostic) contient 330 ppm MgO, le sol semble être équilibré puisque le rapport MgO/K2O devrait être égal 1 à 3. Aucun apport de MgO n'est obligatoire.

•  CaO : La teneur du sol en calcium doit être de l'ordre de 6000 ppm, sinon, il faut s'attendre à un désordre physiologique comme la nécrose apicale de la tomate ou du melon, par exemple. Le rapport MgO/CaO doit être voisin de 1/12, sinon, il faut corriger soit par un apport de Ca ou par celui de Mg selon le type de carence. Il faut faire attention aux carences induites, c'est-à-dire l'apparition d'une carence même en présence d'une teneur qui semble être satisfaisante en un élément; c'est la présence d'un autre élément antagoniste (K par rapport à Mg ou Ca) qui rend cette teneur non satisfaisante. La correction est donc obligatoire, soit par un apport au sol, soit par des pulvérisations foliaires. Il est préférable de corriger par un engrais foliaire à base de calcium (en cas de carence calcique induite) si le sol est calcaire.

•  Le sol de la parcelle de betterave (objet du présent diagnostic) contient 4500 ppm semble être en équilibre avec celle de MgO puisque le rapport souhaité CaO/MgO devrait être égal à 10-15. Ce rapport est dans les normes (= 4500/330 = 13,5). Les 3 éléments antagonistes K, Ca et Mg sont donc en équilibre dans le sol. Mais la quantité absolue en Ca semble être légèrement faible (4500 ppm au lieu de 5000-6000 ppm) ; il est recommandé de faire une pulvérisation foliaire de Ca ( nitrate de calcium, 20 kg/hectolitre).

•  Les apports seront donc de : 300 kg N + 155 kg P2O5 + 220 kg K2O + pulvérisation foliaire de nitrate de Ca. Ces apports seront distribués de la manière suivante, suivant les rythmes d'absorption des éléments nutritifs :

•  Pour une culture de betterave à sucre installée en Novembre : La connaissance des rythmes d'absorption de l'eau et des éléments nutritifs par la betterave à sucre nécessite la maîtrise des spécificités alimentaires de la culturale ; ces spécificités sont présentées à la suite du présent diagnostic. Les rythmes sont comme suit :

•  Préparation de la solution mère destinée à la fertigation: La quantité de solution mère est préparée généralement pour satisfaire les besoins d'une période donnée de fertigation (60 jours par phase, végétative ou de grossissement pour le cas de notre culture de betterave à sucre). Elle est très concentrée et nécessite une dilution au moment de son injection à la culture. On ne peut pas confectionner une solution nutritive directement utilisable par la culture (appelée solution fille) puisque sa quantité est tellement grande (2 mm/j en phase végétative et 3 mm/j en phase de grossissement pour le cas de la parcelle à diagnostiquer ; il n'existe pas de citerne de cette taille ; son prix n'est pas abordable non plus !). La solution mère est donc nécessaire ; elle doit être prépa­rée en évitant de mélanger dans un même bac les engrais phosphatés ou sulfatés avec les engrais à base de calcium. Dans la confection d'une solution mère, on doit veiller à une bonne dissolution de l'engrais, d'où l'importance de connaître son degré de solubilité (quantité d'engrais à solubiliser par 100 litres d'eau) selon la température de l'eau.

•  Pour le cas de la parcelle de betterave à sucre (objet du présent diagnostic) , les engrais disponibles sont: le Phosphate mono-ammonique (MAP qui fournit N et P2O5), l'ammonitrate (qui fournit N) et le sulfate de potasse (qui fournit K2O et SO4). Ces engrais sont compatibles et peuvent être mélangés dans un seul bac .

•  Quantités d'engrais à apporter par ha: L'apport de fond est de (100-85-100) respectivement pour (N-P2O5- K2O) en kg/ha ; cet apport sera effectué manuellement, sans fertigation, par les engrais suivants : 300 kg/ha de nitrate d'ammoniaque, 189 kg/ha de superphosphate triple 45 % et 217,4 kg/ha de sulfate de potasse 46 %.

•  Durant la phase végétative , on commence par calculer les apports en P2O5 : 50 kg/ha sous forme de MAP qui dose 55 % P2O5, soit un apport de 50/0,55 = 90,9 kg MAP/ha. Les 90,9 kg de MAP/ha fourniront 11 % de N, soit 10 kg N/ha, à retrancher des besoins ; la dose de N qui reste donc à apporter est de 120- 10 = 110 kg N/ha = 330 kg d'ammonitrate 33 % par ha. Les 30 kg/ha de potasse seront apportés par (60 kg/ha)de sulfate de potasse soluble 50 %.

•  Durant la phase de grossissement des racines , les apports sont de 80-20-60 kg/ha de N-P2O5-K2O, respectivement, ce qui donne 36,4 kg MAP/ha + 228 kg Ammonitrate/ha + 120 kg/ha de sulfate de potasse 50 % + pulvérisation foliaire de nitrate de calcium (20 kg/hectolitre).

•  Calcul des quantités d'eau pour dissoud­re les engrais utilisés  : Le démarrage de la culture n'est pas concerné pas la fertigation (apport de fond); on apporte des engrais solides.

•  Pour la phase végétative , par ha, les apports sont les suivants :

•  La solution mère (SM) a donc un volume de 521 litres pour un ha et pour toute la durée de la phase (60 jours). Il est plus pratique pour l'agriculteur de confectionner sa SMJ (solution mère journalière) pour les 4 ha. Il lui faut alors un bac de 521 litres x 4 ha/60 jours = 34,73 litres/4 ha/j. Il peut facilement préparer sa SMJ par décade (10 j) ; il aura besoin d'un bac de 347,3 litres.

•  Sur le marché , il peut acheter un bac de 500 litres et confectionner la solution pour ses 4 ha et pour une durée de 10 jours. La SM sera donc préparée de la manière suivante (pour 10 j et 4 ha, il faut diviser les quantités du tableau ci-dessus par 6 décades et multiplier par 4 ha): (60 x 4 /6= 40), soit 40 kg de K2SO4 + (90,9 x 4/6=60,6), soit 60,6 kg de MAP + (330 x 4/6= 220), soit 220 kg d'ammonitrate : Les 347,3 litres seront complétés à 500 litres par de l'eau, ce qui augmenterait leur solubilité ; la concentration de la SM devient alors : 320,6 kg/500 litres = 0,6412 kg/l = 641,2 g/l.

•  Pour la phase de grossissement , les apports sont les suivants :

•  La solution mère (de 10 j) sera également complétée à 500 litres pour une facilité de manipulation (utilisation du même bac, suite à la 1 ère phase du cycle) et une plus grande chance de solubilisation des engrais   (plus d'eau); elle a donc un volume de 500 litres et une concentration de 256,26 kg/500 = 0,5125 kg/l = 512,5 g/litre.

•  Chaque jour , il faut donc injecter 50 litres de cette SM (500/10 j = 50) dans l'eau d'une irrigation de 4 ha. Ces 50 litres contiennent 32,06 kg d'engrais en phase végétative (1) et 25,62 kg en phase de grossissement (2). Pour un secteur de 1/3 d'ha, le volume à injecter serait de (50/4x3) = 4,16 litres. Ce volume contient donc (32,06 kg/12= 2.672 g d'engrais en phase (1) et 25.620/12=2.135 g en phase (2).

•  Pour un secteur d'1/3 d'ha , le volume d'eau apporté lors d'une irrigation est de 33.334 litres/h = pluviométrie du secteur = débit du puits (on ne peut pas aller plus loin). Or, on n'a besoin que de 20.000 litres d'eau/ha, soit 6.667 litres/secteur de 0,33 ha en phase (1) et de 30.000 litres/ha (10.000 litres) en phase (2); la durée d'une irrigation serait donc de 6667/ 33.334 = 0,2 h = 12 minutes en phase (1) et de 10.000/33.334 = 0,3 h = 18 mn en phase (2). On peut donc irriguer pendant 5 minutes à l'eau claire en phase (1) et 10 mn en phase (2); injecter les engrais pendant 5 minutes pour les 2 phases et rincer à l'eau claire pendant les 2 ou 3 dernières minutes. Or, en 5 mn, on peut envoyer une quantité d'eau de (6667/12)x5 = 2.778 litres d'eau par secteur et par irrigation. Le taux d'injection serait donc de 4,16/2778 = 0,0015 = 1,5 pour mille pour les 2 phases.

•  Les concentrations des solutions filles (SF) sont les suivantes: (1) En phase végétative, les 2.672 g d'engrais que contiennent les 4,16 litres de la SMJ seront injectés dans 2.778 litres d'eau pendant les 5 mn d'injection ; donc la concentration ionique de la SF serait de 2.672 g/ 2778 litres d'eau = 0,96 g/l (en mmhos/cm, il faut diviser par 0,85, soit 0,96 / 0,85 = 1,13 mmhos/cm). Il ne faut pas oublier que l'eau d'irrigation présente une EC de 1,2 mmhos/cm = 1,02 g/l. Si en plus on ajoute la concentration ionique de 0,96 g/l, alors la EC serait de 0,96+1,02 = 1,98 g/l (ou 2,32 mmhos/cm), ce qui est assez élevé en phase végétative. Il est donc recommandé d'augmenter la durée de l'injection afin de diluer plus les engrais. Au lieu de 5 mn, on peut envoyer les engrais en 10 mn dès le début de l'irrigation et rincer lors des 2 dernières minutes. En 10 mn, la quantité d'eau d'irrigation est de 2 x 2778 = 5556 litres. Le nouveau taux d'injection serait de 4,16/5556 = 0,75 pour mille et la concentration ionique de la SF est de 2672/5556= 0,48 g/l ; ajoutée à celle de l'eau, on aura une EC de la SF de 1,02 + 0,48 = 1,5 g/l = 1,76 mmhos/cm. C'est la meilleure EC (proche de 1,8 mmhos/cm). (2) En phase de grossissement , il est préférable d'avoir une SF consistante et plus concentrée que celle de la phase végétative; on injectera les engrais pendant une irrigation de 5 mn, donc dans 2778 litres d'eau ; soit une concentration de 3135 g /2778 litres = 1,128 g/l, à ajouter à l'EC de l'eau 1,02, soit 1,02+1,128= 2,148 g/l = 2,53 mmhos/cm.

•  Le nouveau taux d'injection (TI) en phase (1) de 0,75 pour mille est très faible pour être réglable par l'agriculteur ; il faut alors le modifier en jouant sur le volume de la SMJ à injecter. Au lieu d'injecter 4,16 litres, il faut mesurer ces 4,16 litres et les verser dans un bac de 10 litres, par exemple et compléter par de l'eau. On injectera alors les 10 litres de la SMJ dans les 5556 litres d'eau d'irrigation de 10 minutes. Le taux d'injection serait donc de 10/5556 = 1,8 pour mille. Si c'est encore faible, on augmente le volume du 2 ème bac : 25 litres au lieu de 10, soit un TI de 25/5556 = 4,5 pour mille. Puisque la même quantité d'engrais contenue dans les 4,16 litres restent dans les 25 litres, la concentration ionique de la SFJ ne change pas.

•  En résumé : Les paramètres de pilotage de la fertigation de la betterave à sucre sur la parcelle de 4 ha sont les suivants :

•  Volume d'eau (V) disponible pendant une journée au niveau des 4 ha: V = 408 m3 d'eau/jour, soit 34 m3 d'eau/jour/secteur de 0,33 ha.

•  Nombre de goutteurs par rampe de 100 m = 500 ;

•  Débit d'une rampe de 500 x 1 = 500 l/h ;

•  Il y a 134 rampes de 100 m par porte rampe .

•  Il y a 13.400 mètres linéaires /double secteur, soit 6.700 m/secteur.

•  Nombre de goutteurs par secteur = 6.700/0,2 = 33.500.

•  Débit horaire d'un secteur = 33,5 m3/h, ce qui correspond au débit du puits, ce qui ne posera aucun problème de pression en tête d'irrigation ni au niveau des goutteurs.

•  Pluviométrie de 3,35 mm/h par secteur de 0,33 ha.

•  Apports calculés = 300 kg N + 155 kg P2O5 + 220 kg K2O + pulvérisation foliaire de nitrate de Ca .

•  Il est recommandé de confectionner une solution nutritive mère pour l'ensemble des 4 ha par période de 10 jours.

•  Cette SM serait contenue dans un bac de 500 litres.

•  Chaque jour et par secteur de 1/3 ha, il faut mesurer 4,16 litres de cette SM et la mettre dans un bac de 25 litres. On complète avec de l'eau.

•  Pour un secteur d'1/3 d'ha, le besoin en eau est de 20.000 litres /ha, soit 6.667 litres/secteur de 0,33 ha en phase (1) et de 30.000 litres/ha (10.000 litres) en phase (2).

•  La durée d'une irrigation = 6667/ 33.334 = 0,2 h = 12 minutes en phase (1) et de 10.000/33.334 = 0,3 h = 18 mn en phase (2).

•  En phase végétative , Il est donc recommandé d'envoyer les engrais en 10 mn dès le début de l'irrigation et rincer lors des 2 dernières minutes.

•  En 10 mn, la quantité d'eau d'irrigation apportée = 5556 litres.

•  La concentration ionique de la SF est de 2672/5556= 0,48 g/l ; ajoutée à celle de l'eau, EC de la SF de 1,02 + 0,48 = 1,5 g/l = 1,76 mmhos/cm.

•  En phase de grossissement, il est préférable d'avoir une SF consistante et plus concentrée que celle de la phase végétative; on injectera les engrais pendant une irrigation de 5 mn, donc dans 2778 litres d'eau ; soit une concentration de 3135 g /2778 litres = 1,128 g/l, à ajouter à l'EC de l'eau 1,02, soit 1,02+1,128= 2,148 g/l = 2,53 mmhos/cm.

•  Le taux d'injection (TI) en phases (1) et (2) = 25/5556 = 4,5 pour mille.

•  Tableau de distribution des solutions nutritives selon les rythmes d'absorption :

•  Une fois les paramètres de pilotage de la fertigation sont calculés, il faut faire des contrôles et des suivis quotidiens du pH ; EC de la solution nutritive fille et du drainât (en installant un lysimètre simple et « bricolé ») ; si EC mesurée par l'EC-mètre est différente de l'EC calculée, il faut vérifier le taux d'injection, la dissolution des engrais, le colmatage des goutteurs et la pression au niveau des goutteurs (il faut être muni de manomètres). Les filtres doivent être régulièrement nettoyés ; les manomètres vérifiés.

Par ailleurs, afin d'être certain que la nutrition hydrique et minérale de la culture ne pose aucun problème particulier (existence d'un facteur limitant autre que la fertilisation, blocage de l'absorption d'un élément nutritif suite à un déséquilibre ionique, etc), il est recommandé d'utiliser les différents outils qui guident la fertilisation et qui sont : (1) l'exploitation de la recherche adaptative conduite dans la région (mémoires de fin d'étude sur la fertilisation, les doses optimales des éléments nutritif , l'irrigation et les besoins en eau de la culture, etc) (2) les tests de tissus foliaires (pour déterminer leurs teneurs en éléments nutritifs) et (3) la connaissance de la culture (exigences et spécificités alimentaires, hydriques et minérales, tolérance à la salinité, rythmes d'absorption des éléments nutritifs). Dans ce qui suit, chaque outil sera analysé et commenté pour la culture de betterave à sucre.

1- Les expérimentations : Le long des années, les spécialistes du sol et de la plante ont développé et utilisé différents types de tests pour estimer les besoins nutritifs des cultures. Les expérimentations réalisées sur le terrain et comparant différentes doses des éléments nutritifs ( N, P, K et autres) constituent la méthode la plus ancienne pour effectuer une recommandation de plans de fumures. Il est recommandé d'exploiter les résultats de la recherche, mais tout en restant prudent dans l'application des recommandations à d'autres régions ou différentes conditions culturales.

2- L' Analyse foliaire  : L'analyse foliaire est un autre outil pour guider la fertilisation ; elle est basée sur la relation qui lie la croissance de la plante à la teneur d'un élément nutritif dans le limbe (cas de K) ou le pétiole (cas de N et P) des feuilles ou dans la sève (nitrates). Des bases de données ont été élaborées par les chercheurs et servent de normes pour interpréter les analyses foliaires et prédire si le statut nutritif de la plante est normal, déficitaire ou excédentaire à l'instant du prélèvement des échantillons analysés. De telles normes constituent un outil d'assistance des agriculteurs pour évaluer les désordres nutritifs de leurs cultures et améliorer la pratique de fertilisation. En l'absence de normes, il est inutile de faire ces analyses, sachant à l'avance l'incapacité de les interpréter !

a- La concentration critique d'un élément nutritif est définie comme étant la concentration à partir de laquelle le rythme de la croissance de la plante commence à diminuer significativement. Les teneurs au-deçà de cette concentration critique sont des valeurs de carence; celles qui la dépassent sont des valeurs excédentaires, donc de gaspillage de l'élément et pouvant atteindre un seuil de toxicité à des valeurs élevées; celles se trouvant dans les alentours de la concentration critique sont les optima.

b- En faisant un diagnostic sur une culture , à un stade donné et pour un élément nutritif donné, on mesure la concentration ionique sur un échantillon composé de plusieurs prélèvements et on compare la valeur trouvée au laboratoire à la concentration critique (Cc); si la valeur mesurée est inférieure à la Cc, il y a probablement carence ; la culture répondra à un apport d'engrais à base de l'élément en question. Pour la betterave à sucre, vers la mi croissance de la plante, les normes sont les suivantes : NO3-N : 900-1200 ppm (la norme devient 500 ppm, un mois avant la récolte); PO4-P : 1000-2000 ppm ; K : 3-5 %. A titre indicatif, à la mi croissance, pour une autre culture à racine, mais moins sucrée, la carotte, les normes sont les suivantes : NO3-N : 5000-10.000 ppm ; PO4-P : 2.000-4.000 ppm ; K : 4-6 %.

3- Connaissance de la culture : C'est un des outils les plus importants puisqu'en ignorant la plante et sa manière de répondre aux apports d'eau et des fertilisants, aucun plan de fumures ne peut alors être adapté !

•  Le besoin en eau de la culture est de 250-300 mm/cycle : 1/3 durant la première moitié du cycle cultural et 2/3 durant la 2ème moitié (période de formation des racines). En cas de sécheresse, il faut apporter le bore afin d'alléger le problème de sa carence induite par le manque d'eau, mais la culture se rattrape vite dès les premiers apports d'eau.

•  La fumure de fond est constituée de 20-30 T/ha de fumier + (100 à 150) kg N + (150 à 180) kg P2O5 + (100 à 200) kg K2O/ha. Celle de couverture comprend 30 kg N + 30 à 50 kg K2O/ha au stade 5-6 feuilles et 30 à 50 kg K2O/ha au stade début grossissement des racines. Sans fumier, au Doukkala, les meilleures doses des éléments nutritifs sont les suivantes : 300 kg N/ha pour les variétés à court cycle cultural et 450 kg N/ha pour les longs cycles ; 150 kg P2O5 et 300 kg K2O par ha. La fertilisation borique est très importante pour la culture de betterave afin d'éviter le cœur noir. En fumure de fond, on apporte 3-5 kg B/ha. En couverture, on fait 2-3 pulvérisations foliaires d'un produit borique soluble sans dépasser 1 kg B/ha/400 l d'eau (début et mi grossissement des racines).

•  Spécificités de la nutrition hydro- minérale de la culture de betterave : 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. Les besoins en azote varient selon les phases du développement de la plante. Ainsi, chez la betterave sucrière, on distingue deux phases:

1. 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 ;

2. 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.

•  Les principaux résultats d'une étude réalisée sur la betterave à sucre se résument comme suit : L'étude a porté sur deux régimes hydriques. Le premier, désigné par T100, est irrigué à 100 % ETM ; le second, désigné par T60, est irrigué à 60 % ETM. Quatre niveaux de fertilisation azotée ont été appliqués : N0 (sans apport), N100 (100 kg/ha), N180 (180 kg/ha) et N260 (260 kg/ha). Il apparaît que la réduction de la surface foliaire est étroitement liée au déficit hydrique et au niveau de la fertilisation azotée. Le rapport entre la matière sèche racinaire et celle des feuilles a augmenté pendant tout le cycle végétatif jusqu'à la maturité des racines. Le stress dû à la contrainte hydrique a induit chez la betterave à sucre une baisse du rendement de 30 %. Cependant, la teneur en sucre était légèrement plus élevée en conditions de restriction hydrique. L'essai montre que l'efficience de l'eau est meilleure avec le régime hydrique à 60 % ETM. Elle semble dépendre aussi, pour les deux régimes hydriques, du niveau de la fertilisation azotée. L'expérimentation a montré aussi que l'exportation d'azote par la plante est d'autant plus importante que le niveau d'azote dans le sol est plus élevé. À la lumière de ces observations, l'efficience d'utilisation de l'azote semble être plus influencée par le régime hydrique que par le niveau de la fertilisation azotée.

•  Les résultats obtenus montrent que les alimentations hydrique et minérale jouent un rôle déterminant dans l'amélioration de la productivité de la betterave à sucre. L'importance d'une fertilisation azotée équilibrée pour améliorer la rentabilité des cultures betteravières est renforcée par l'effet bénéfique de l'utilisation optimale des réserves en eau dans des régions où les capacités d'alimentation hydrique sont limitées. 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. Les réductions importantes de l'indice foliaire et de la matière sèche sont intimement liées aux niveaux du régime hydrique et de la fertilisation azotée. Au début, 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. À ce stade, le taux de croissance des feuilles devient minimal alors que la croissance racinaire est maximale. Avec la vitesse de croissance racinaire maximale, les photosynthétats vont pour plus de la moitié dans les racines et cette proportion augmente en fin de saison en même temps que la migration ds réserves des feuilles vers la racine.

•  En conclusion , les résultats montrent que 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.

•  Importance du bore pour la betterave à sucre : La disponibilité du bore dépend directement de l'activité biologique du sol. Toute condition qui défavorise l'activité biologique (ex.: sécheresse, inondation) peut provoquer des carences passagères. L'absorption du bore par la plante dépend de la température qui affecte l'activité biologique. 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. Mais le pH qui convient à la disponibilité du bore dans le sol ne convient pas à la culture de betterave à sucre (faible rendement en racines et en taux de sucre). Au Maroc, généralement les pH sont élevés ; il faut corriger la carence induite du bore par un apport de 20 kg/ha de boracine. Il est connu depuis longtemps que l'analyse foliaire est un meilleur indicateur de la capacité du sol à libérer du bore que l'analyse de sol.

•  Analyse foliaire : Quand on échantillonne la betterave à sucre pour procéder à l'analyse foliaire du bore, il est important de ne prendre que la partie supérieure du plant. En effet, le bore n'est pas uniformément distribué dans le plant de betterave. En ordre décroissant de concentration de bore, on retrouve: les feuilles du bas, les feuilles du haut, les bouts de tiges, le haut des tiges et le bas des tiges. De plus, souvent les premières feuilles ont poussé dans des conditions normales d'humidité. On recommande donc de faire l'analyse foliaire à partir du méristème (tissus jeunes) plutôt que de la plante entière. Les niveaux acceptables à l'analyse foliaire varient de 30 à 80 ppm. En temps normal, un niveau de plus de 20 ppm est considéré comme suffisant dans le tiers supérieur. 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.

•  Symptômes de carence  : Les symptômes généraux d'une carence en bore pour toutes les plantes sont la décoloration des feuilles (feuillage bleu-vert souvent), le développement anormal des points de croissance (ramification anormale des tiges, formation d'une rosette) et un retard de croissance. Chez les arbres fruitiers, il y a mauvaise formation des fruits. L'effet d'une carence en bore sur la betterave ressemble à celui d'une sécheresse. Il y a en fait un lien entre la sécheresse et le bore. Les symptômes d'une carence en bore peuvent apparaître pendant une période de sécheresse et disparaître avec le retour d'un taux d'humidité plus favorable dans le sol. En pareil cas, on pourra observer que les premières feuilles des plants ont une apparence normale tandis que celles qui ont poussé pendant la sécheresse auront un aspect carencé.

•  La quantité de bore exportée annuellement par une récolte de betterave normale varie de 100 à 400 g/ha. Un très gros rendement 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. Les pertes annuelles seraient donc de l'ordre de 200 à 900 g/ha/an. Les gains provenant de la minéralisation de la matière organique sont difficiles à évaluer et varient selon les sols. 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 provenant d'une application de 40 t/ha. Dans les régions maritimes (eau salée), on peut compter un apport supplémentaire des pluies d'un peu plus d'une dizaine de grammes/ha de bore. En agriculture biologique, le borax est une source approuvée par les cahiers de charge de façon générale. Il s'agit d'une source de provenance naturelle, d'un produit miné. Le bore peut être enfoui dans le sol (borax et boracine) ou appliqué en pulvérisation foliaire (pentaborate de soude). On recommande idéalement d'appliquer du borax à la plantation ou en n'importe quel stade pourvu que le feuillage soit sec.

•  Danger de sur fertilisation  : Les risques de sur fertilisation sont élevés avec le bore. Les risques encourus ne sont pas tellement pour la betterave car cette plante tolère jusqu'à 150-200 ppm et même 300 ppm en solution sans montrer de symptômes de toxicité. A de tels niveaux, la betterave a toutefois tendance à perdre des feuilles, ce qui diminue les rendements. Les risques sont surtout pour les graminées qui suivent dans la rotation. Des sources d'excès de bore possibles sont les boues de station d'épuration des eaux usées et les cendres de station thermique au charbon . Les risques d'excès sont plus élevés dans les régions arides et semi-arides. Le soja serait aussi sensible aux hautes doses de bore. La matière organique aurait un certain effet palliatif sur la toxicité par le bore.