Gestion des éléments nutritifs - Nutrient management

L' engrais azoté est appliqué à la culture du maïs ( maïs ) dans un champ profilé et non labouré dans l' Iowa .

Gestion des éléments nutritifs est la science et la pratique dirigée pour relier le sol , la culture , la météo et hydrologiques facteurs avec la culture, l' irrigation et des sols et la conservation de l' eau pratiques pour atteindre l' efficacité d'utilisation optimale des éléments nutritifs, le rendement des cultures , la qualité des récoltes et des retombées économiques , tout en réduisant au large -le transport sur site de nutriments ( engrais ) pouvant impacter l'environnement . Cela implique de faire correspondre un sol de champ, un climat et des conditions de gestion des cultures spécifiques pour évaluer, source, moment et lieu (communément connu sous le nom de gestion des éléments nutritifs 4R ) de l'application des éléments nutritifs.

Les facteurs importants qui doivent être pris en compte lors de la gestion des éléments nutritifs comprennent (a) l'application d'éléments nutritifs en tenant compte des rendements optimaux réalisables et, dans certains cas, de la qualité des cultures ; (b) la gestion, l'application et le calendrier des éléments nutritifs à l'aide d'un budget basé sur toutes les sources et tous les puits actifs sur le site ; et (c) la gestion du sol, de l'eau et des cultures pour minimiser le transport hors site des nutriments provenant du lessivage des nutriments hors de la zone racinaire, du ruissellement de surface et de la volatilisation (ou d'autres échanges gazeux).

Il peut y avoir des interactions potentielles en raison des différences dans les voies et la dynamique des nutriments. Par exemple, les pratiques qui réduisent le transport de surface hors site d'un élément nutritif donné peuvent augmenter les pertes par lessivage d'autres éléments nutritifs. Ces dynamiques complexes présentent aux gestionnaires de nutriments la tâche difficile d'atteindre le meilleur équilibre pour maximiser les profits tout en contribuant à la conservation de notre biosphère .

Plan de gestion des éléments nutritifs

Épandeur de fumier

Un plan de gestion des éléments nutritifs des cultures est un outil que les agriculteurs peuvent utiliser pour accroître l'efficacité de toutes les sources d'éléments nutritifs qu'une culture utilise tout en réduisant la production et les risques environnementaux , augmentant ainsi les profits . De plus en plus, les producteurs ainsi que les agronomes utilisent des outils numériques tels que SST ou Agworld pour créer leur plan de gestion des nutriments afin de pouvoir capitaliser sur les informations recueillies sur plusieurs années. Il est généralement admis qu'un plan de gestion des éléments nutritifs des cultures comporte dix éléments fondamentaux. Chaque composant est essentiel pour aider à analyser chaque champ et améliorer l'efficacité des nutriments pour les cultures cultivées. Ces composants comprennent :

Carte du terrain
La carte, y compris les points de référence généraux (tels que les cours d'eau, les résidences, les têtes de puits, etc.), le nombre d'acres et les types de sol constituent la base du reste du plan.
Test de sol
Quelle quantité de chaque élément nutritif (NPK et autres éléments critiques tels que le pH et la matière organique) se trouve dans le profil du sol ? L'analyse du sol est un élément clé nécessaire à l'élaboration de la recommandation de taux de nutriments.
Séquence de recadrage
La culture qui a poussé dans le champ l'année dernière (et dans de nombreux cas il y a deux ans ou plus) a-t-elle fixé l'azote à utiliser les années suivantes ? Le semis direct à long terme a-t-il augmenté la matière organique? Le test de tige de fin de saison a-t-il montré une carence en nutriments ? Ces facteurs doivent également être pris en compte dans le plan.
Rendement estimé
Les facteurs qui affectent le rendement sont nombreux et complexes. Les sols d'un champ, le drainage , la pression des insectes, des mauvaises herbes et des maladies des cultures , la rotation et de nombreux autres facteurs différencient un champ d'un autre. C'est pourquoi l'utilisation des rendements historiques est importante dans l'élaboration des estimations de rendement pour l'année prochaine. Des estimations de rendement précises peuvent améliorer l'efficacité de l'utilisation des éléments nutritifs.
Sources et formulaires
Les sources et les formes de nutriments disponibles peuvent varier d'une ferme à l'autre et même d'un champ à l'autre. Par exemple, l' analyse de la fertilité du fumier , les pratiques d'entreposage et d'autres facteurs devront être inclus dans un plan de gestion des éléments nutritifs. Les tests/analyses des éléments nutritifs du fumier sont un moyen de déterminer sa fertilité. L'azote fixé à partir de la culture de légumineuses d'une année précédente et les effets résiduels du fumier affectent également les recommandations de taux. De nombreuses autres sources de nutriments devraient également être prises en compte dans ce plan.
Zones sensibles
Qu'y a-t-il d'anormal dans le plan d'un champ ? Est-il irrigué ? À côté d'un ruisseau ou d'un lac ? Particulièrement sablonneux dans une zone ? Pente raide ou zone basse ? Fumier appliqué dans une zone pendant des générations en raison de la proximité de l'étable laitière? Extrêmement productif - ou improductif - dans une partie du champ ? Existe-t-il des zones tampons qui protègent les cours d'eau, les fossés de drainage, les têtes de puits et autres points de collecte d'eau ? A quelle distance sont les voisins ? Quelle est la direction générale du vent ? C'est le lieu de noter ces conditions spéciales et d'autres qui doivent être prises en compte.
Tarifs recommandés
Voici l'endroit où la science, la technologie et l'art se rencontrent. Compte tenu de tout ce que vous avez noté, quel est le taux optimal de N, P, K, de chaux et de tout autre élément nutritif ? Alors que la science nous dit qu'une culture a des besoins en nutriments changeants au cours de la saison de croissance, une combinaison de technologie et de compétences de gestion des agriculteurs assure la disponibilité des nutriments à tous les stades de la croissance. Le maïs sans labour nécessite généralement un engrais de démarrage pour donner au semis un bon départ.
Calendrier recommandé
Quand la température du sol descend-elle en dessous de 50 degrés ? Un stabilisateur N sera-t-il utilisé ? Quelle est la pratique du travail du sol ? Le maïs en bandes et le semis direct nécessitent souvent des approches de synchronisation différentes de celles des semences plantées dans un champ qui a été labouré une fois avec un cultivateur. Un engrais de démarrage sera-t-il utilisé pour donner un bon départ au semis? Combien d'acres peuvent être couverts avec la main-d'œuvre disponible (sur mesure ou louée) et l'équipement ? L'épandage de fumier dans une ferme dépend-il du calendrier d'un épandeur personnalisé ? Quels accords ont été conclus avec les voisins pour l'utilisation du fumier dans leurs champs ? Un voisin organise-t-il un événement spécial? Tous ces facteurs et bien d'autres figureront probablement dans le calendrier recommandé.
Méthodes recommandées
Surface ou injecté ? Bien que l'injection soit clairement préférée, il peut y avoir des situations où l'injection n'est pas faisable (c'est-à-dire pâturages, prairies). La pente, les régimes de précipitations, le type de sol, la rotation des cultures et de nombreux autres facteurs déterminent la meilleure méthode pour optimiser l'efficacité des éléments nutritifs (disponibilité et perte) dans les exploitations. La combinaison qui convient dans un champ peut différer dans un autre champ même avec la même culture.
Révision et mise à jour annuelles
Même les meilleurs managers sont obligés de s'écarter de leurs plans. Quel taux a été effectivement appliqué ? Où? Avec quelle méthode ? Un hiver exceptionnellement doux ou un printemps humide ont-ils réduit les nitrates dans le sol ? Un été sec , une maladie ou un autre facteur inhabituel a-t-il augmenté le transfert de nutriments ? Ces facteurs et d'autres doivent être notés au fur et à mesure qu'ils surviennent.

Lorsqu'un tel plan est conçu pour les exploitations d'alimentation animale (AFO), il peut être qualifié de « plan de gestion du fumier ». Aux États-Unis, certains organismes de réglementation recommandent ou exigent que les fermes mettent en œuvre ces plans afin de prévenir la pollution de l'eau . Le Natural Resources Conservation Service (NRCS) des États-Unis a publié des documents d'orientation sur la préparation d'un plan complet de gestion des éléments nutritifs (CNMP) pour les AFO.

L'International Plant Nutrition Institute a publié un manuel de nutrition des plantes 4R pour améliorer la gestion de la nutrition des plantes. Le manuel décrit les principes scientifiques qui sous-tendent chacun des quatre R ou « droits » (bonne source d'éléments nutritifs, bon taux d'application, bon moment, bon endroit) et traite de l'adoption des pratiques 4R à la ferme, des approches de planification de la gestion des éléments nutritifs et mesure de la performance en matière de durabilité.

Gestion de l'azote

Des 16 éléments nutritifs essentiels aux plantes, l'azote est généralement le plus difficile à gérer dans les systèmes de grandes cultures. En effet, la quantité d'azote disponible pour les plantes peut changer rapidement en réponse aux changements de l'état de l'eau du sol. L'azote peut être perdu du système plante-sol par un ou plusieurs des processus suivants : lessivage ; ruissellement superficiel ; érosion des sols ; volatilisation de l'ammoniac ; et la dénitrification .

Pratiques de gestion de l'azote qui améliorent l'efficacité de l'azote

La gestion de l'azote vise à maximiser l'efficacité avec laquelle les cultures utilisent l' azote appliqué. Les améliorations de l'efficacité de l'utilisation de l'azote sont associées à des diminutions de la perte d'azote du sol. Bien que les pertes ne puissent pas être complètement évitées, des améliorations significatives peuvent être réalisées en appliquant une ou plusieurs des pratiques de gestion suivantes dans le système de culture.

Réduction des émissions de gaz à effet de serre

  • L'agriculture intelligente face au climat comprend l'utilisation des principes de gestion des éléments nutritifs 4R pour réduire les émissions de protoxyde d'azote (N2O) sur le terrain provenant de l'application d'engrais azotés. Les engrais azotés sont un facteur important d'émissions d'oxyde nitreux, mais c'est également le principal facteur de rendement dans les systèmes modernes de production élevée. Grâce à une sélection rigoureuse de la source, de la dose, du moment et des pratiques de placement des engrais azotés, les émissions d'oxyde nitreux par unité de culture produite peuvent être considérablement réduites, dans certains cas jusqu'à la moitié. Les pratiques qui réduisent les émissions d'oxyde nitreux ont également tendance à augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'azote et le rendement économique des engrais.

Réduction des pertes de N dans les eaux de ruissellement et les sols érodés

Réduction de la volatilisation de N sous forme d'ammoniac gazeux

  • L'incorporation et/ou l'injection d'engrais contenant de l'urée et de l'ammonium diminue la volatilisation de l'ammoniac car un bon contact avec le sol tamponne le pH et ralentit la génération de gaz ammoniac à partir des ions ammonium .
  • Les inhibiteurs d' uréase bloquent temporairement la fonction de l'enzyme uréase, maintenant les engrais à base d'urée sous la forme d'urée non volatile, réduisant les pertes par volatilisation lorsque ces engrais sont appliqués en surface ; ces pertes peuvent être significatives dans les systèmes de labour de conservation à haute teneur en résidus.

Prévention de l'accumulation de concentrations élevées de nitrates dans le sol

Le nitrate est la forme d'azote la plus susceptible d'être perdue par le sol, par dénitrification et lessivage . La quantité d'azote perdue par ces processus peut être limitée en limitant les concentrations de nitrate dans le sol, en particulier en période de risque élevé. Cela peut être fait de plusieurs manières, bien que celles-ci ne soient pas toujours rentables.

Taux d'azote

Les taux d'application d'azote doivent être suffisamment élevés pour maximiser les bénéfices à long terme et minimiser les nitrates résiduels (non utilisés) dans le sol après la récolte.

  • L'utilisation de la recherche locale pour déterminer les taux d'application d'azote recommandés devrait aboutir à des taux d'azote appropriés.
  • Les taux d'application d'azote recommandés reposent souvent sur une évaluation des attentes de rendement - celles-ci doivent être réalistes et de préférence basées sur des enregistrements de rendement précis.
  • Les taux d'azote des engrais doivent être corrigés pour l'azote susceptible d'être minéralisé à partir de la matière organique du sol et des résidus de culture (en particulier les résidus de légumineuses).
  • Les taux d'azote des engrais devraient tenir compte de l'azote appliqué dans le fumier, dans l'eau d'irrigation et provenant des dépôts atmosphériques.
  • Dans la mesure du possible, des analyses de sol appropriées peuvent être utilisées pour déterminer l'azote résiduel du sol.
Analyse du sol pour N
  • Les tests de sol en préplantation fournissent des informations sur le pouvoir d'approvisionnement en N du sol.
  • Les tests N de fin de printemps ou de pré-habillage peuvent déterminer si et combien de N supplémentaire est nécessaire.
  • De nouvelles procédures d'analyse et d'échantillonnage du sol, telles que les tests de sucres aminés, la cartographie en grille et les capteurs en temps réel, peuvent affiner les besoins en N.
  • Des analyses de sol après récolte déterminent si la gestion de l'azote de la saison précédente était appropriée.
Test de culture pour N
  • Les tests de tissus végétaux peuvent identifier des carences en N.
  • La détection des variations de la teneur en chlorophylle des plantes facilite les applications d'azote à taux variable en saison.
  • Les tests de nitrate de tiges de maïs post-couche noire aident à déterminer si les taux d'azote étaient faibles, optimaux ou excessifs dans la culture précédente, afin que des changements de gestion puissent être apportés aux cultures suivantes.
Agriculture de précision
  • Les applicateurs à taux variable, combinés à un échantillonnage intensif du sol ou des cultures, permettent des taux d'application plus précis et réactifs.
Calendrier de N applications
  • Appliquer N près du moment où les cultures peuvent l'utiliser.
  • Effectuez les applications latérales de N près du moment de l'absorption la plus rapide de N.
  • Les applications fractionnées, impliquant plus d'une application, permettent une utilisation efficace de l'azote appliqué et réduisent le risque de perte d'azote dans l'environnement.
Formes N, y compris les engrais et inhibiteurs à libération lente ou contrôlée
  • Les engrais à libération lente ou contrôlée retardent la disponibilité de l'azote pour la plante jusqu'à un moment plus approprié pour l'absorption par la plante - le risque de perte d'azote par dénitrification et lessivage est réduit en limitant les concentrations de nitrate dans le sol.
  • Les inhibiteurs de nitrification maintiennent le N appliqué sous forme d'ammonium pendant une plus longue période de temps, réduisant ainsi les pertes par lessivage et dénitrification.
N capture
  • Des variétés de cultures particulières sont capables d'extraire plus efficacement l'azote du sol et d'améliorer l'efficacité d'utilisation de l'azote. La sélection de cultures pour une absorption efficace de N est en cours.
  • La rotation avec des cultures à racines profondes aide à capturer les nitrates plus profondément dans le profil du sol.
  • Les cultures de couverture captent l'azote résiduel après la récolte et le recyclent sous forme de biomasse végétale.
  • Élimination des restrictions au développement des racines du sous-sol ; le compactage du sous- sol et l'acidité du sous-sol empêchent la pénétration des racines dans de nombreux sous-sols dans le monde, favorisant l'accumulation de concentrations de nitrate dans le sous-sol qui sont susceptibles de dénitrification et de lessivage lorsque les conditions sont appropriées.
  • De bonnes pratiques agronomiques, y compris des populations et un espacement appropriés des plantes et une bonne gestion des mauvaises herbes et des ravageurs, permettent aux cultures de produire de grands systèmes racinaires pour optimiser la capture de N et le rendement des cultures.

Gestion de l'eau

Travail du sol de conservation
  • Le travail du sol de conservation optimise les conditions d'humidité du sol qui améliorent l'efficacité de l'utilisation de l'eau; dans des conditions de stress hydrique, cela améliore le rendement des cultures par unité d'azote appliquée.
N Méthode d'application et placement de l'engrais
  • Dans les cultures en billons, le fait de placer des engrais azotés en bandes dans les billons rend l'azote moins susceptible au lessivage.
  • Les applicateurs d'engrais en rangs, tels que les injecteurs, qui forment une couche de sol compacté et une crête de surface, peuvent réduire les pertes d'azote en détournant le débit d'eau.
Une bonne gestion de l' irrigation peut améliorer considérablement l'efficacité de l'utilisation de l'azote
  • L'irrigation programmée basée sur les estimations d'humidité du sol et les besoins quotidiens des cultures améliorera à la fois l'utilisation de l'eau et l'efficacité de l'utilisation de l'azote.
  • Les systèmes d'irrigation par aspersion appliquent l'eau de manière plus uniforme et en quantités plus faibles que les systèmes d'irrigation par sillons ou par bassin.
  • L'efficacité de l'irrigation par sillon peut être améliorée en ajustant le temps de réglage, la taille du cours d'eau, la longueur du sillon, en arrosant un rang sur deux ou en utilisant des vannes anti-bélier.
  • L'irrigation et la fertilisation alternées des rangs minimisent le contact de l'eau avec les nutriments.
  • L'application d'engrais N par le biais de systèmes d'irrigation ( fertirrigation ) facilite l'approvisionnement en N lorsque la demande des cultures est la plus élevée.
  • Le traitement au polyacrylamide (PAM) pendant l'irrigation par sillon réduit les pertes de sédiments et d'azote.
Systèmes de drainage
  • Certains systèmes de subirrigation recyclent le nitrate lessivé du profil du sol et réduisent le nitrate perdu dans les eaux de drainage.
  • Un drainage excessif peut entraîner un écoulement rapide de l'eau et un lessivage de N , mais un drainage restreint ou insuffisant favorise les conditions anaérobies et la dénitrification .

Utilisation de modèles de simulation

Les changements à court terme dans l'état de l'azote disponible pour les plantes rendent difficiles les prévisions saisonnières précises des besoins en N des cultures dans la plupart des situations. Cependant, les modèles (tels que NLEAP et Adapt-N ) qui utilisent les données de gestion des sols, des conditions météorologiques, des cultures et des champs peuvent être mis à jour avec les changements quotidiens et ainsi améliorer les prévisions du devenir de l'azote appliqué. Ils permettent aux agriculteurs de faire des des décisions de gestion adaptative qui peuvent améliorer l'efficacité d'utilisation de l'azote et minimiser les pertes d'azote et l'impact environnemental tout en maximisant la rentabilité.

Mesures supplémentaires pour minimiser l'impact environnemental

Tampons de conservation

  • Les tampons piègent les sédiments contenant de l'ammoniac et de l'azote organique.
  • Le nitrate dans l'écoulement souterrain est réduit par la dénitrification renforcée par les sources d'énergie carbonées contenues dans le sol associées à la végétation tampon.
  • La végétation tampon absorbe l'azote, d'autres nutriments et réduit les pertes en eau.

Zones humides construites

  • Les zones humides aménagées situées stratégiquement dans le paysage pour traiter les effluents de drainage réduisent les charges de sédiments et de nitrates dans les eaux de surface.

Voir également

Les références

Liens externes