Fertilisation organique : des engrais multifonction

Arvalis étudie depuis 1998 les effets des produits résiduaires organiques (PRO) à la ferme expérimentale de Jeu-les-Bois (36) en sol sablo-limoneux, à faible potentiel, humide mais drainé (réserve en eau utile de 50 mm à 120 mm). De 1999 à 2008, une expérimentation a évalué l’efficacité azotée de quatre types d’engrais de ferme (fumier brut de bovins, fumier composté de bovins, fumier de volailles et lisier de porcs). En 2011, l’essai a été réorienté pour analyser pendant cinq ans, l’intérêt technique et économique par rapport à une fertilisation minérale seule d’une fertilisation organique avec ces mêmes PRO, complétée par une fertilisation NPK minérale. Dans tous les cas, la dose de fertilisation azotée minérale, était ajustée pour viser des objectifs de rendements correspondant au potentiel de la région pour ce type de sol.

Outre la valeur fertilisante, les effets des apports répétés de ces PRO de 1999 à 2015 sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques du sol ont été mesurés au cours du printemps 2016 et comparés aux références déjà établies.

Des stratégies adaptées aux pratiques régionales

Après trois années (2007 à 2010) sans aucun apport de PRO ou de fertilisant minéral, mises à profit pour effectuer un premier bilan de fertilité, l’essai implanté en 2011 a été conduit en rotation maïs-blé avec labour, représentative d’un système de culture conventionnel de la région. L’itinéraire technique a été identique pour toutes les modalités, hors fertilisation minérale ou organique. L’implantation de l’essai a été conçue afin de poursuivre les apports du même type de PRO et de la fertilisation minérale seule, sur les mêmes parcelles que celles du protocole de 1999-2008.

Huit modalités ont ainsi été étudiées dont une recevant uniquement une fertilisation minérale. Les PRO ont été testés à différentes doses d’azote total et fréquences d’apports (annuel ou bisannuel). Chaque année ou un an sur deux, l’objectif était de fournir 100 ou 200 kg/ha d’azote selon le type de PRO. Les apports de PRO ont été complétés par de la fertilisation minérale en ammonitrate dont la dose a été calculée par la méthode du bilan. Tous les produits organiques ont été analysés chaque année.

Les fumiers de bovins bruts ou compostés ont été apportés tous les ans ou tous les deux ans, avant le maïs, et juste avant le labour. Le lisier de porcs (porcs à l’engraissement ou lisiers de truies) a été épandu au début du printemps sur le blé ou avant le labour pour le maïs (apports annuels ou bisannuel). La modalité en fumier de volailles (poulets de chairs en bâtiments sur litière de paille broyée) a reçu des apports tous les deux ans sur maïs avant le labour. La dose d’azote minérale a ainsi pu être réduite de 20 à 60 kg N/ha sur le blé et de 40 à 90 kg N/ha sur mais.

Le raisonnement des apports en phosphore et potassium a été réalisé de manière à ce que ces éléments ne soient pas limitants pour les rendements (méthode COMIFER en tenant compte des éléments issus des PRO). Un apport de soufre sous forme Kieserite a eu lieu sur blé sur toutes les modalités (40 U/ha de SO₃ et 20 U/ha de MgO). Aucun oligo-élément n’a été apporté durant les cinq années de l’étude.

Une activité biologique boostée

Les apports de fumiers de bovins bruts ou compostés ont conduit à des taux de matière organique du sol (MO), mesurés au printemps 2016, plus élevés par rapport à la fertilisation minérale seule, alors que ceux en fumier de volaille et lisiers de porc n’ont pas eu d’effet significatif. Concernant la granulométrie de la MO, les fumiers de bovin et leurs composts font apparaître un pourcentage du stock d’azote du sol plus élevé dans la fraction 50-200 µm que les autres modalités, fraction de la MO dite « grossière », plus réactive et donc plus impliquée dans la fourniture d’azote ; ce qui se traduit par un potentiel de minéralisation du carbone organique, mesuré en laboratoire, significativement plus élevé.

Les comptages indiquent de plus grandes quantités de vers de terre dans les modalités avec apports organiques et qui augmentent avec les doses de MO apportées par les PRO. Une tendance à la hausse du nombre d’espèces de vers de terre a également été constatée (figure 1). D’autre part, les analyses réalisées en laboratoire montrent une augmentation de l’abondance microbienne (biomasse microbienne par fumigation), en proportion de l’augmentation de la matière organique.

Sur le plan de fertilité physique, il n’a pas été mis en évidence de différence significative de l’état structural entre les modalités organiques et la modalité minérale. Avec l’augmentation du nombre de vers de terre, il était attendu une augmentation de la porosité. Le bon état structural de la parcelle de l’essai, observé au printemps 2016 n’a pas permis d’extérioriser les effets des PRO.

Ce bon état cultural résulte de conditions favorables au cours de la campagne qui a précédé ainsi que d’un bon enracinement du blé qui a sans doute limité la prise en masse du sol pendant l’hiver.

Les analyses chimiques du sol montrent que les apports de PRO font évoluer favorablement certains paramètres comme la teneur du sol en cuivre, bore et zinc disponibles (méthode EDTA). Par ailleurs, les pHeau mesurés confirment que les apports de PRO ne provoquent pas d’acidification des sols lorsqu’ils sont bien gérés. Enfin, les teneurs en phosphore Olsen et en potassium et magnésium échangeables attestent que les apports de PRO conduisent à un bilan de fertilisation (apports par la fertilisation diminués des exportations par les récoltes) identique à des biodisponibilités comparables de ces éléments. Toutefois, les effets sont variables entre les produits, selon leur composition et les doses apportées.

« Les apports organiques n’ont pas augmenté le reliquat d’azote minéral postrécolte. »

Réduire les engrais minéraux

L’analyse des résultats économiques de la période 2011-2015 se base sur les différences de rendements, les économies d’intrants (engrais minéraux azotés et phospho-potassiques) induites par les apports des PRO et les coûts associés à l’apport des PRO⁽¹⁾. Aucune différence significative, avec les apports minéraux seuls, n’a été observée entre les rendements des maïs fourrages récoltés en 2011, 2013 et 2015. De même en blé, aucune différence significative n’a été observée entre les rendements, ni entre les teneurs en protéines, quelle que soit la modalité ou l’année.

Les coûts ont été calculés à l’échelle d’une rotation maïs-blé puis ramenés à l’année. Toutes les modalités en produits organiques réduisent les charges de fertilisation par rapport à la modalité minérale pure. Ces économies ont très largement compensé les surcoûts liés aux manipulations d’épandage des produits organiques et au retournement pour le compost. Il est possible, avec de telles stratégies, de limiter les coûts de fertilisation jusqu’à environ 103 €/ha/an sur une rotation maïs-blé (tableau 1).

Sur le plan environnemental, les apports organiques n’ont pas augmenté le reliquat d’azote minéral postrécolte, mesuré chaque année, indicateur partiel du risque de lixiviation d’azote nitrique au cours de l’hiver suivant.

Ces résultats, obtenus à Jeu-les-Bois, peuvent être très variables selon les situations (éloignement des parcelles, matériel utilisé, organisation). Toutefois, ils montrent que lorsque la fertilisation minérale complémentaire est bien raisonnée, les PRO peuvent être intégrés à part entière dans les stratégies de fertilisation. Ils réduisent les apports d’engrais minéraux sans provoquer de baisse de rendement, ou de protéines pour le blé, et ne dégradent pas le risque lié la pollution nitrique des aquifères.

(1) On considère ici que les engrais de ferme sont produits par l’exploitant. Les prix des intrants sont les prix moyens de l’année 2015 (source Arvalis). Les coûts du matériel et de la main-d’œuvre sont issus du barème d’entraide 2014-2015. Les coûts relatifs aux engrais de ferme et à leur épandage ont été calculés à partir du lieu de stockage et ne prennent pas en compte les autres manipulations, comme le curage des bâtiments.

D’après le mémoire de fin d’études de Simon Bachelet (UniLaSalle). Essai conduit dans le cadre de l’OIER (Arvalis, CA 36, 18, 23 et 87), avec le soutien financier de la région Centre.