L'auteur est un écologiste de recherche auprès de l'USDA-Agricultural Research Service à Raleigh, N.C.
Tant dans les essais de recherche qu'à la ferme, la réponse à l'application d'engrais azotés peut être assez variable. Nous avons tous vu des situations où, à part peut-être une couleur de plante plus verte, l'application d'azote a eu peu d'impact sur la croissance et le rendement du fourrage. À l'inverse, nous avons constaté que les situations où l'application d'azote avait un impact énorme sur la productivité des pâturages.
L'azote est l'élément essentiel des protéines dans les tissus végétaux et animaux. Les protéines sont nécessaires dans une variété de molécules pour que les organismes fonctionnent efficacement, comme les enzymes et l'ADN. Chez toutes les plantes, l'azote est l'élément le plus important dans la formation et la fonction de la chlorophylle, le composé essentiel nécessaire à la photosynthèse. Sans la fixation du dioxyde de carbone de l'atmosphère via la chlorophylle, les animaux n'existeraient pas et nous n'aurions pas de nourriture provenant de plantes ou d'animaux.
Compromis environnemental
Alors, peut-être devrions-nous simplement appliquer plus qu'assez d'azote sur nos fourrages, et il n'y aurait pas de telle limitation pour cet important nutriment. Cela pourrait fonctionner, mais l'azote coûte cher et bon nombre de nos problèmes de qualité de l'eau existent parce qu'il y a trop d'azote qui s'échappe dans les eaux souterraines ou s'écoule dans les eaux de surface et provoque des catastrophes environnementales.
Nous ne devrions pas nous empoisonner juste pour produire de la nourriture à manger, n'est-ce pas ?
Le dilemme avec l'azote est de déterminer la quantité à appliquer pour être suffisante sans causer de pertes environnementales et économiques. Bien sûr, il y a aussi beaucoup d'autres questions importantes - Quel est le meilleur moment pour appliquer de l'azote pour obtenir la meilleure utilisation des plantes et le moins de pertes pour l'environnement ? Quelle forme d'azote est la plus rentable et nous donnera la meilleure efficacité d'absorption par les plantes ? À quel endroit de la canopée ou du profil du sol l'azote doit-il être appliqué pour éviter les pertes par lessivage, volatilisation et dénitrification ?
Si votre récolte de foin ou de fourrage avait
2 % d'azote (N) à la récolte et que vous avez l'intention de récolter 5 tonnes par acre chaque année, il peut être judicieux d'appliquer au moins 200 livres par acre (10 000 livres x 2 % =200 livres). Mais, si seulement environ 50% de l'azote que vous appliquez est réellement absorbé et utilisé par la culture, peut-être que 400 livres de N par acre sont nécessaires chaque année.
Où vont les autres 50 % de l'azote ?
Une partie est perdue par volatilisation de l'ammoniac dans l'atmosphère. Certains peuvent être dénitrifiés en gaz d'oxyde nitreux et perdus dans l'atmosphère. Certains peuvent être lessivés sous la zone racinaire sous forme de nitrate. Certains peuvent être emportés de la surface du sol vers les terres ou les eaux de surface voisines. Certains peuvent être emportés par les particules du sol par l'érosion, et certains peuvent être incorporés par les micro-organismes du sol dans la matière organique nouvellement formée. Ce ne sont même pas toutes les possibilités.
Une riche source d'azote
Alors, qu'est-ce que le carbone du sol a à voir avec les protéines de votre herbe ?
C'est une question de matière organique du sol et de micro-organismes du sol. La matière organique du sol est principalement composée de carbone; en fait, 58 % de la matière organique du sol est du carbone. Les micro-organismes du sol sont les plus petites créatures du sol qui nécessitent un microscope pour les voir - bactéries, champignons et actinomycètes. Bien sûr, il existe également de nombreux organismes visibles dans le sol.
La matière organique du sol dans les champs agricoles contient également de 4 % à 6 % d'azote. L'azote organique du sol est étroitement lié et doit être minéralisé par les micro-organismes du sol en ammonium et en nitrate, les deux formes inorganiques d'azote facilement absorbées par les plantes. Si un sol avait 2% de matière organique du sol, alors il pourrait y avoir 800 à 1 200 livres de N par acre dans ce sol. Si un sol avait 5 % de matière organique, il pourrait y avoir 2 000 à 3 000 livres de N par acre. C'est beaucoup d'azote dans les 4 premiers pouces de sol, et il pourrait y avoir une autre quantité égale dans les 20 prochains pouces de sol.
Nous pouvons utiliser une partie de cet azote dans le sol, mais il est difficile de prévoir quelle quantité devient disponible au cours d'une saison de croissance. Les scientifiques ont étudié cette question plus intensivement avant la révolution industrielle qui a conduit au développement des engrais azotés synthétiques. Une fois que le nitrate d'ammonium et l'urée sont devenus facilement disponibles, l'accent mis sur la compréhension de la minéralisation de l'azote à partir de la matière organique a considérablement diminué.
Il y a maintenant un regain d'intérêt pour la compréhension de la minéralisation de l'azote avec la convergence des coûts croissants des engrais azotés, des efforts de nettoyage de la qualité de l'eau et de l'intérêt pour la santé des sols. C'est là que la compréhension du carbone dans le sol se connecte à la protéine dans votre herbe.
Les taux d'azote optimaux différaient
Dans une série d'essais de stockage de fétuque élevée à la ferme dans toute la Caroline du Nord et les États environnants, la quantité d'azote dérivée de la minéralisation de la matière organique du sol a été comparée à la quantité d'azote fournie par l'engrais à base d'urée. Des échantillons de sol ont été prélevés au début de la période de stockage (début septembre) et analysés pour la minéralisation de l'azote du sol et l'activité biologique des tests de sol.
Le fourrage de fétuque élevée a été autorisé à pousser sans entrave pendant environ quatre mois en décembre ou janvier, lorsque la croissance du fourrage et la valeur nutritive ont été déterminées. Les vaches de boucherie ont ensuite été placées dans ces pâturages, ce qui est typique de cette approche de gestion.
Au cours de la période expérimentale, de l'azote a été appliqué à raison de 0, 40, 80 et 120 livres de N par acre, et ces traitements ont été répétés quatre fois pour un total de 16 parcelles à chacun des 37 essais menés à l'automne 2018. Expérimental les résultats de 55 essais menés en 2015 et 2016 selon une approche similaire étaient également disponibles.
En moyenne sur tous les essais, le rendement fourrager s'est amélioré avec des taux plus élevés d'engrais azotés appliqués. Ce ne serait pas inhabituel, car de nombreuses recommandations actuelles pour les stocks de fourrages d'automne exigent de 50 à 100 unités d'azote par acre. Cependant, ce qui était unique dans cette étude, c'est que seuls 26 des 92 essais avaient une réponse de rendement suffisante pour couvrir le coût de l'azote ajouté.
Soixante-six essais (72 %) n'ont pas eu besoin de plus d'azote que ce qui était déjà présent dans le sol pour optimiser la production. La quantité d'azote inorganique résiduel à la surface de 4 pouces de sol était faible, de sorte que la source la plus raisonnable d'azote disponible provenait de la minéralisation de la matière organique.
Pourquoi certains champs ont-ils réagi à l'engrais azoté et pas d'autres ?
Ce n'était pas à cause de la quantité d'azote inorganique résiduel à la surface de 4 pouces de sol, car il n'y avait pas de différences d'ammonium et de nitrate dans le sol entre les champs réactifs et non réactifs. La différence était due à la quantité de minéralisation de l'azote à partir de la matière organique du sol.
Le potentiel de minéralisation de l'azote du sol dans des conditions idéales en laboratoire était en moyenne de 131 livres de N par acre dans les essais qui n'ont pas du tout répondu à l'engrais azoté. Dans les essais qui nécessitaient le plus d'engrais azotés pour optimiser le rendement, la minéralisation de l'azote du sol était significativement plus faible à 93 livres de N par acre. Les essais avec un besoin en engrais de 40 livres de N par acre ou moins pour optimiser le rendement avaient un niveau intermédiaire de minéralisation du N du sol de 119 livres de N par acre.
Un test plus pratique
Ces résultats ont été surprenants pour de nombreux agriculteurs collaborateurs qui les ont vus pour la première fois. Cependant, ils ont du sens si l'on admet que la santé des sols peut être modifiée par les choix de gestion du fourrage et du pâturage dans les exploitations. Les sols avec un plus grand potentiel de minéralisation de l'azote ont une plus grande capacité à fournir aux plantes l'azote disponible. Malheureusement, pour pouvoir déterminer le potentiel de minéralisation de l'azote du sol en laboratoire, il faut au moins deux mois de temps de traitement, et cela coûterait raisonnablement environ 40 $ par échantillon pour cette seule analyse.
Heureusement, l'aspect pratique de l'analyse du sol a été pris en compte dès le début du projet de recherche. Une estimation simple, rapide et plus économique de l'activité biologique du sol a également été déterminée avec l'estimation du potentiel de minéralisation de l'azote du sol.
Nous avons évalué l'activité biologique de l'analyse du sol, qui ne nécessite qu'environ une semaine entre l'échantillonnage et l'envoi du rapport d'analyse du sol et peut ne coûter qu'environ 5 à 10 USD par échantillon dans un cadre de recherche. La raison pour laquelle l'activité biologique de l'analyse du sol peut même être considérée comme une alternative appropriée est qu'il existe une forte association entre la minéralisation de l'azote du sol et l'activité biologique de l'analyse du sol. Cette association a été observée dans cette étude (voir Figure 1) ainsi que dans d'autres.
L'impact de cette recherche est que les producteurs de foin et de fourrage peuvent désormais utiliser une analyse de sol pour déterminer la santé biologique de leurs sols et déterminer de manière raisonnable et spécifique au champ la quantité d'azote d'engrais qui pourrait être nécessaire pour optimiser le rendement. Cette analyse de sol aiderait les producteurs à affiner le potentiel de profit à court terme, à maximiser l'efficacité des dollars investis dans les engrais et à contribuer à la santé des bassins versants locaux. L'optimisation de l'azote des engrais réduit également l'empreinte carbone de l'exploitation agricole en séquestrant le carbone dans la matière organique du sol.
Si vous souhaitez confirmer la valeur de cette approche sur votre ferme, contactez un laboratoire d'analyse du sol dans votre région pour voir s'il propose des analyses biologiques du sol. Cela pourrait être dans votre meilleur intérêt économique et écologique !
Cet article est paru dans le numéro de mars 2020 de Hay &Forage Grower aux pages 20 et 21.
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