Raisonnement de la fertilisation azotée : comment la France se positionne-t-elle par rapport à ses voisins ?

Cette étude avait pour but premier d’analyser le cadre du raisonnement de la fertilisation azotée que nos voisins les plus proches (Allemagne, Belgique wallonne, Espagne, Irlande, Italie, Luxembourg, Pays-Bas, Royaume-Uni, Suisse) ont mis en œuvre, notamment la manière dont les doses totales prévisionnelles sont calculées. L’approche est à la fois théorique (quels types de méthodes sont utilisés?) et pratique puisqu’elle compare les résultats de préconisation pour deux scénarios contrastés, « polyculture-élevage » et « grandes cultures ».

Son second objectif est de déceler l’innovation au niveau des méthodes de raisonnement, des calculs et des algorithmes afin de mieux anticiper les futures réglementations et d’être force de propositions.

Le « bilan », une méthode universelle en Europe

En France, les plans de fumure sont réalisés en mettant en œuvre un bilan azote selon la méthode COMIFER⁽¹⁾, déclinée régionalement par les Groupes régionaux d’expertise nitrates (GREN) en équations simplifiées et opérationnelles.
Pour cette étude, le choix s’est porté sur l’équation simplifiée du type « CAU » et les références régionales du GREN de la Nouvelle Aquitaine, correspondant mieux au type de sol cultivé et aux scénarios choisis. L’écriture opérationnelle, utilisable dans le cas des exploitations en polyculture-élevage, est la suivante : X = [(Pf + Rf) – (Ri + Pi + Mh + Mhp + Mr + MrCi + Nirr) – Xa]/CAU où X est la quantité d’azote à apporter (en kg N/ha), Pf et Pi, les quantités d’azote absorbées par la culture respectivement à la fermeture et à l’ouverture du bilan, Rf et Ri sont les quantités d’azote minéral dans le sol respectivement à la fermeture et à l’ouverture du bilan, Mh et Mhp, la minéralisation nette de l'humus et celle due à un retournement de prairie, Mr et Mrci, les minéralisations nettes des résidus respectivement de récolte du précédent et de cultures intermédiaires, Nirr, l’azote apporté par l'eau d'irrigation, et Xa, l’équivalent en apport d’azote minéral d'un produit organique. Le CAU est le coefficient apparent d’utilisation - un terme intégrateur des pertes qui permet de corriger la dose d'azote minéral à apporter en estimant l'efficacité réelle de l'engrais ; il prend indirectement en compte les pertes d’azote réduisant son efficacité.

À l’instar de la France, tous les pays enquêtés calculent les doses totales prévisionnelles d’azote sur la base d’un bilan « entrées – sorties » à l’échelle de la parcelle. La plupart des pays possèdent une méthode nationale, déclinée dans chaque région sauf pour les pays de taille réduite (Irlande, Luxembourg, Pays-Bas, Suisse).

La France aligne, avec la Suisse, le plus grand nombre de paramètres dans l’équation de son bilan - dix! - mais en moyenne, le nombre de variables utilisées par nos voisins européens est autour de cinq. Après la France et la Suisse, les pays qui basent le calcul de leur bilan sur le plus grand nombre de variables sont, dans l’ordre décroissant, l’Italie et la Wallonie (six variables), l’Allemagne et l’Espagne (cinq), le Royaume-Uni et l’Irlande (trois), et enfin le Luxembourg (deux). Dans ce dernier cas, la dose est fixée par rapport au rendement d’une culture et prend en compte les éventuels apports organiques.

Plus des deux tiers des variables utilisées en France sont communes à au moins un pays sur deux (figure 1). Les variables utilisées par tous les pays concernent l’apport d’azote par les produits organiques ainsi que les besoins d’azote de la culture. À l’opposé, les variables quantifiant les pertes vers les eaux ou vers l’atmosphère ne sont présentes explicitement que dans les équations de la Suisse et de l’Italie. Quant à la variable décrivant, dans la méthode française, le stock d’azote minéral dans le sol à la fermeture du bilan, elle est totalement absente des autres méthodes.
Globalement, l’Italie, la Suisse et l’Espagne utilisent des cadres de raisonnement très proches de la méthode française. Dans d’autres pays (Royaume-Uni, Irlande), les agriculteurs doivent se baser sur une dose de référence qui est adaptée selon des critères spécifiques en lien avec les conditions pédoclimatiques et l’historique de la parcelle.

Deux cas-types à la loupe

La comparaison des valeurs de doses totales prévisionnelles d’azote dans chaque pays nécessite de gommer au maximum leurs spécificités culturales et pédoclimatiques. C’est pourquoi il a été choisi un sol et des systèmes de production parmi les plus répandus dans les dix pays.

Le sol est composé d'alluvions limono-argileux profonds, non calcaires. Il se caractérise par une texture sans éléments grossiers, par une profondeur d’enracinement de 60 cm (labour sur 30 cm), un pH neutre, un rapport C/N de 11 et 1,7 % de matière organique. La pluviométrie hivernale est fixée arbitrairement à 400 mm.

La dose prévisionnelle d’azote a été calculée pour une culture de blé tendre d’hiver dans deux systèmes de production différents. Le scénario A se caractérise par un objectif de rendement du blé de 70 q/ha et par un précédent colza d’hiver (40 q/ha), lui-même suivi d’une culture intermédiaire (phacélie et moutarde) détruite le 1er novembre ; le scénario B, par un objectif de 50 q/ha et par un précédent de prairie temporaire sur 2 ans (avec fauche et pâture). Dans les deux scénarios, le blé est implanté le 15 novembre et récolté le 15 juillet. Dans le scénario B, le semis est précédé d'un labour effectué après apport de fumier, et les pailles du blé sont restituées, contrairement au scénario A où elles sont exportées.

À quoi sont dus les plus gros écarts avec nos voisins ?

Dans le scénario A avec précédent colza, l’amplitude des doses conseillées atteint 100 kg N/ha (figure 2-A). Avec 110 kg N/ha, la dose préconisée par la Wallonie est la plus faible. La France se situe parmi les pays qui apportent les doses prévisionnelles les plus élevées, à égalité avec l'Allemagne. Elle est précédée par le Royaume-Uni, l'Italie et le Luxembourg. Ce dernier préconise la plus forte dose (210 kg N/ha).

Dans le scénario B avec précédent prairie temporaire (figure 2-B), la Wallonie préconise une dose nulle, contrastant avec son voisin, le Luxembourg (140 kg N/ha) qui se situe en position la plus élevée. En 6e position, la France préconise une dose médiane.

Cependant, la comparaison entre doses prévisionnelles estimées avec différentes méthodes doit aussi tenir compte de l’incertitude associée aux références utilisées pour l’estimation. Les résultats préliminaires d’une étude en cours par le COMIFER donnent en première estimation une incertitude autour de 45 kg N/ha.

Une analyse montre que le nombre de variables prises en compte dans les calculs n’est pas corrélé à la dose calculée. Le détail des calculs favorise probablement la dose prévisionnelle la mieux justifiée. Enfin, même si aucun pays n’oblige les agriculteurs à effectuer des mesures - par exemple, des reliquats d’azote minéral en sortie d’hiver à l’ouverture du bilan (variable Ri), la plupart d’entre eux préconisent cette analyse. En effet, cette mesure permet de mieux ajuster la prévision de la dose totale au contexte pédoclimatique de l’année (par la prise en compte de la minéralisation automnale et de la lixiviation hivernale) et à l’historique des pratiques (excédent ou déficit du bilan du précédent).

L’estimation des besoins de la culture est très variable d’un pays à l’autre, bien qu’il s’agisse du même scénario : ceux-ci varient d’environ 140 kg N/ha (Suisse, Espagne) à 230 kg N/ha (Allemagne, Belgique) pour le scénario A à 70 q de blé par ha. En France, le besoin est estimé à 210 kg N/ha.

L’effet variétal ne peut à lui seul expliquer une telle amplitude. La différence trouve aussi une explication dans la non prise en compte de l'objectif de rendement, qui peut être variable, ou, comme en Suisse, avec l’utilisation de « normes » pour lesquelles le type de culture l’emporte sur les quantités produites.

Les pertes azotées, qui peuvent se chiffrer en dizaines de kilos d’azote par hectare, sont difficiles à quantifier ; à l’instar des reliquats, elles ne sont pas mesurées en routine, et dépendent des pratiques culturales et des paramètres pédoclimatiques. Seules l’Espagne, la Suisse et l’Italie proposent des termes explicites pour quantifier les pertes azotées par lixiviation et volatilisation (figure 1, barres vertes). Pour d’autres pays, ces pertes sont – au moins partiellement – intégrées dans d’autres variables ; c’est, par exemple, l’influence de la lame drainante sur le paramètre Ri dans la méthode française. En outre, l’équation opérationnelle diffusée dans les méthodes du sud-ouest de la France utilise le coefficient apparent d’utilisation (CAU) pour inclure au moment du calcul final l’efficience d’utilisation de l’azote, et donc indirectement les pertes d’azote.

Une telle approche opérationnelle et pragmatique a aussi été reprise par la Belgique qui intègre un paramètre « compensation des pertes ». L’absence d’influence de la prise en compte explicite des variables liées aux pertes d’azote sur les doses prévisionnelles démontre que ces pertes sont malgré tout bien intégrées à d’autres variables, offrant ainsi une marge de sécurité pour s’en prémunir.

La prise en compte de l’azote fourni par les produits organiques (82 kg au total dans ce cas d’étude, issus du fumier de bovins) est commune à tous les pays enquêtés, mais à des degrés divers. Les valeurs d’équivalence à un engrais minéral vont de 10 % pour le Royaume-Uni à 44 % pour l’Espagne, avec une moyenne à 27 %. Trois pays (Italie, Irlande, Espagne) estiment qu’environ 40 % de cet azote est valorisé par la culture de blé suivant l’épandage. Avec un coefficient d’équivalence sur le cycle de 20 %, la France propose une valeur sous la moyenne.

La fraction non prise en compte pour les effets directs « sort » du bilan, sauf pour l’Allemagne et la Belgique qui incluent explicitement un terme « Arrières-effets », variable selon la fréquence d’utilisation des matières organiques. En France, ce poste est pris en compte explicitement dans des écritures plus complexes (variable Mhpro). Pour les autres pays, ces quantités ne sont pas directement quantifiées et sont probablement implicitement incluses dans les termes Ri et Mh.

Différentes modalités de contrôle des doses

Les moyens mis en œuvre pour accompagner les agriculteurs diffèrent dans chaque pays.

En France, le contrôle réglementaire des doses calculées passe par la vérification de la conformité à la norme COMIFER des équations utilisées par les outils de calcul. Un label volontaire existe pour valider cette conformité : Prev’N.

Chez nos voisins, deux entités territoriales se distinguent sur le plan réglementaire par les moyens mis en œuvre pour contrôler les doses calculées et leur pertinence. En Allemagne, le bilan « classique », réalisé à l’échelle de chaque parcelle, se double d’un bilan à l’échelle de chaque exploitation agricole, incluant par exemple l’azote compris dans la nourriture, pour les entrées, et celui compris dans les matières exportées (viande, lait…) pour les sorties. Pour l’instant, la tolérance de dépassement du bilan « exploitation agricole » est de 170 kg/ha.

En Wallonie, un contrôle basé sur des objectifs de résultats est mis en œuvre. Chaque année, des échantillons de sol sont prélevés entre le 15 octobre et le 30 novembre, en vue d’y doser l’azote potentiellement lessivable (APL). Les mesures sont comparées à des références pour la classe de culture correspondante, évaluée à la même date de prélèvement. En cas de non conformité, l’agriculteur rentre dans un programme de suivi avec accompagnement par une structure d’encadrement, et des amendes sont possibles s’il n’y a pas d’amélioration des pratiques après trois ans.

Cette étude sera prochainement complétée pour les éléments phosphore et potassium, offrant ainsi un panorama représentatif des méthodes de raisonnement actuellement utilisées en Europe. Ces informations devraient nourrir les réflexions autour de l’harmonisation des pratiques de fertilisation suggérée par la Commission européenne.

(1) Comité français d’étude et de développement de la fertilisation raisonnée.

Lionel Jordan-Meille - lionel.jordan-meille@agro-bordeaux.fr
Khady Diedhiou - k.diedhiou@comifer.fr
Marie Carré - m.carre@comifer.fr
Pascal Denoroy - pascal.denoroy@inrae.fr
Francesca Degan - f.degan@arvalis.fr

La liste des contributeurs européens à cette étude est consultable sur http://arvalis.info/2bf