Les fertilisants solides

Les fertilisants solides disponibles commercialement permettent d’apporter un ou plusieurs des trois éléments majeurs (azote, phosphore ou potassium). Les sources d’azote sont toujours organiques, alors que les sources de phosphore sont sous forme organique ou inorganique, et les sources de potassium, éléments secondaires (calcium, magnésium) et oligo-éléments (bore, manganèse, etc.) sont presque toujours sous forme inorganique. Les éléments fertilisants commercialisés tels que phosphore inorganique (phosphate de roche), le potassium (chlorure de potassium, sulfate de potassium et de magnésium, sulfate de potassium), le calcium (carbonate de calcium) et le magnésium (carbonate de calcium et de magnésium, sulfate de magnésium et de potassium), sont principalement des roches broyées issues de l’extraction minière. Ces produits sont généralement autorisés en agriculture biologique s’ils n’ont pas été traités chimiquement et si des substances de synthèse n’ont pas été rajoutées (p.ex. de l’huile minérale comme antipoussière). Par exemple, le sulfate de potassium vendu pour la production conventionnelle est traité chimiquement et n’est pas acceptable en agriculture biologique. Lors de l’achat de ces produits, il est donc important de connaître leur méthode de fabrication ou de valider avec l’organisme certificateur. Consultez les listes des substances permises selon les normes biologiques canadiennes pour plus d’information.

Selon la réglementation canadienne en matière d'étiquetage des engrais et des suppléments, les fabricants commerciaux doivent fournir une analyse garantie qui indique la teneur minimale en éléments fertilisants sur une base sèche. Ces teneurs sont exprimées en pourcentage (par rapport au poids) d'azote, de phosphore (exprimé sous forme de P2O5) et de potassium (exprimé sous forme de K2O). Comme c’est la teneur minimale qui est indiquée, il n’est pas rare que la teneur réelle (qui varie de lot en lot) soit un peu plus élevée. Il est donc avantageux de demander au fournisseur une analyse pour chaque lot, en particulier pour les engrais dérivés de fumier, dont les teneurs en éléments sont plus variables que les engrais de source minérale. Il est également important de connaître le taux d’humidité des produits pour pouvoir calculer correctement les quantités d’engrais à appliquer au champ. Par exemple, les produits sous forme de farine ou de granules contiennent souvent moins de 10% d’humidité. L’analyse d’un engrais organique ne représente pas directement la quantité d’éléments nutritifs qui servira à la nutrition de la plante lors de l’année d’application. En effet, une portion seulement du contenu total sera disponible et absorbé par la culture. La disponibilité des éléments nutritifs (surtout N et P) dépend de la nature du produit (matière animale, végétale, minérale), de sa granulométrie et du traitement appliqué lors de la fabrication de l’engrais.

Engrais d’origine animale riches en N

L’intégration d’engrais verts, notamment de légumineuses, dans la rotation des cultures et l’utilisation de fumier ou de compost devraient fournir une bonne proportion de l’azote nécessaire aux cultures. Ces pratiques sont essentielles au maintien de la fertilité et de la santé des sols et ne peuvent pas être substituées par l’utilisation d’engrais. Cependant, il est rarement possible d’apporter tout l’azote nécessaire seulement à l’aide de composts ou de fumier sans surfertiliser en phosphore, ce qui cause des problèmes environnementaux. Il est alors nécessaire de compléter l’apport d’azote avec d’autres fertilisants riches en azote (tableau 1). C’est notamment le cas pour les cultures exigeantes en azote. Voici les caractéristiques des engrais solides d’origine animale riches en azote les plus utilisés actuellement.

Fumier de poules cubé

L’engrais organique le plus utilisé actuellement au Québec est le fumier de poules cubé, aussi appelé fientes de poules pondeuses séchées et granulées. Le fumier de poules cubé est le fertilisant organique le moins cher par kg de N après les fumiers et lisiers. L’analyse N-P2O5-K2O d’un produit commun est d’environ 5-3-2. Les éléments nutritifs de cet engrais sont rapidement disponibles. En effet, presque tout l’azote qu’il contient est disponible pendant la saison de croissance. De plus, pour une même quantité d’azote disponible, il apporte moins de phosphore que les fumiers ou les composts. Les fientes étant pasteurisées avant ou lors du procédé de cubage, le risque de contamination par les pathogènes est faible en comparaison à un fumier frais. Cet engrais peut donc être utilisé sans délai sanitaire avant la récolte.

Il existe plusieurs marques d’engrais granulés à base de fumier ou de fientes de volailles sur le marché. Par exemple, Acti-sol produit un engrais à base de fientes de poules pondeuses non compostées et sans litière, séchées et granulées. La compagnie Ecolo-nature produit un engrais granulé à base de fientes de poules pondeuses compostées, séchées puis cubées. Plusieurs fournisseurs d’engrais organiques offrent des produits importés à base de fumier de volaille (poules, dindes, poulets de chair) avec ou sans litière, parfois composté (Kreher, Sustane, Schlegel, Envirem Organics, etc.). Certains petits producteurs d'œufs produisent aussi leur propre engrais granulé (par exemple la Ferme Clémental en Estrie). Plusieurs grosseurs de granules sont également disponibles pour s’adapter à différents équipements d’épandage.

La plupart des essais au champ au Québec ont été réalisés avec de l’Acti-sol. Comme les fientes de poules contenues dans l’Acti-sol sont exemptes de litière et qu’elles ne sont pas compostées, les résultats pourraient être différents avec des produits compostés ou contenant de la litière. Pour l’Acti-sol, le coefficient d’efficacité de l’azote (CEN) est estimé à 90-110 % de l’azote total pour les cultures nitrophiles (crucifères, pomme de terre, solanacées, maïs sucré) et à 80 % pour les cultures non nitrophiles (Landry et al, 2019). L’Acti-sol libère une partie de son azote dès les premières heures après l’application et jusqu’à 85 jours après, en fonction des conditions de croissance et des cultures. Des résultats similaires devraient être obtenus avec les fumiers de poules cubés d’autres marques qui sont à base de fientes de poules pondeuses non compostées, sans litière, séchées et granulées.

Les fumiers de poule cubés contiennent également du calcium (6 à 7%), ce qui peut contribuer à une augmentation du pH des substrats. La teneur en sodium est aussi supérieure à celle de la plupart des autres fertilisants organiques. Il faut donc porter une attention particulière aux doses appliquées afin d’éviter des dommages aux racines. Il est important de :

ne pas mettre ce produit en contact direct avec les racines (par exemple dans les trous faits pour l’implantation);
ne pas mettre ce produit en contact direct avec les tiges;
ne pas concentrer ce produit sur une trop petite surface près des plants (les racines se rendent loin des plants, jusqu’aux entre-rangs);
limiter les quantités dans les cultures pérennes pour ne pas causer de dommage permanent aux racines.

L’utilisation récurrente de fertilisants salins comme les fumiers de poule cubés dans les abris et serres contribue à l’augmentation de la salinité du sol; il faut donc apprendre à les utiliser judicieusement.

Bien que les fumiers de poules cubés soient très efficaces, il n’est pas conseillé de baser la fertilisation des cultures uniquement sur ce fertilisant. Il a été observé que la fertilisation avec du fumier de volaille cubé augmente beaucoup l’activité microbiologique des sols, ce qui stimule la consommation du carbone du sol par les microorganismes (Landry, 2018). Les applications de fumier de poules granulé (FPG) doivent être combinées à des apports significatifs en carbone stable et labile contenus dans les fumiers, les composts, les résidus de cultures et les engrais verts matures pour éviter une baisse de matière organique et une dégradation de la structure des sols.

Farines animales

Pour un apport d’azote uniquement, les principaux produits solides utilisés sont la farine de plumes ou de sang (13-0-0 ou 12-0-0). Ces produits sont commercialisés sous forme de farine ou sous forme de granules. Comme pour le fumier de poules granulé, l’azote contenu dans ces produits est rapidement disponible pour les plantes. Ces engrais sont plus chers en termes de $/kg de N que les FPG.

La farine de crevette ou de crabe contient entre 3 et 6%d’azote, mais également du phosphore (entre 2 et 7%) ainsi que du calcium (tableau 1).

Les farines doivent être granulées pour pouvoir être épandues de façon mécanique.

Autres engrais solides d’origine animale

Il y a sur le marché beaucoup d’engrais solides ayant des teneurs en N-P2O5-K2O diverses. Les fumiers de poules cubés peuvent être enrichis soit en azote, soit en phosphore, ou encore en potassium avec de la farine de plumes, de la farine de sang, de la farine d’os, du phosphate de roche, du sulfate de potassium et de magnésium ou du sulfate de potassium ou des engrais végétaux. La combinaison de plusieurs sources de fertilisants qui se minéralisent à des vitesses différentes permet un relâchement des éléments nutritifs sur une période plus longue. Des effets synergiques ont été observés lors de la combinaison de certains produits (Landry et al, communication personnelle).

Parmi les autres sources de fertilisants organiques à base de produits animaux, on retrouve principalement le guano d'oiseaux marins, le fumier d’insectes et les farines d’insectes. Ces produits sont généralement beaucoup plus chers et sont rarement utilisés à grande échelle; leur efficacité est fonction de celle des ingrédients de base.

Engrais d’origine végétale riches en N

Actuellement, la fertilisation azotée d’appoint en maraîchage biologique est largement basée sur les sous-produits animaux issus de l’industrie agroalimentaire conventionnelle. Il existe cependant des alternatives végétales qui sont de plus en plus utilisées et qui permettent une indépendance face à l’industrie animale. En comparaison avec les engrais d’origine animale, leur prix est encore très élevé et la majorité ont une libération d’azote plus lente. Les principaux engrais végétaux disponibles sont les granules ou farines de luzerne, le tourteau de plantes oléagineuses (soya), la drèche de brasserie et le gluten de maïs (tableau 1). Leur utilisation sur les entreprises est récente et des recherches sont en cours pour mieux comprendre le taux et la vitesse de libération des éléments nutritifs.

Les granules et la farine de luzerne font l’objet de recherche au Québec, autant en culture de serre qu’en culture de champ. Les résultats préliminaires démontrent que les granules de luzerne prennent un peu plus de temps que les FPG pour libérer leur azote. Le coefficient d’efficacité de l’azote est intéressant, soit de 60 à 70 %. A cause de la teneur en azote et des coefficients d’efficacité plus faibles, la quantité à appliquer est beaucoup plus importante que pour l’Acti-sol et les coûts à l’hectare sont supérieurs. Par contre, la luzerne est une excellente source de potassium et son utilisation peut aussi être justifiée lorsque les apports en P sont limités par des contraintes environnementales. Selon des résultats d’essais préliminaires, la combinaison de fiente de poule granulée et de granules de luzerne aurait un effet synergique et augmenterait les rendements dans le brocoli (Landry, 2021, communication personnelle).

Engrais vert déplacé

Outre les engrais organiques d’origine végétale disponibles commercialement, il est aussi possible sur une ferme ayant suffisamment de superficie cultivable de produire des engrais verts de légumineuses qui serviront de fertilisants pour ses cultures. En effet, s'il est recommandé et courant pour les producteurs d’intégrer des engrais verts (EV) dans leur plan de rotation, il est moins habituel, mais tout de même possible, de cultiver des engrais verts qui seront fauchés puis déplacés vers une parcelle voisine afin de fertiliser une culture maraîchère. Cette méthode, aussi connue sous son nom anglais « cut and carry », peut être particulièrement intéressante pour la valorisation d’un champ peu propice à la culture maraîchère. Les études sur le sujet ont principalement été réalisées en Europe mais des études québécoises sont en cours. Un essai de fertilisation à base d'EV déplacé dans une culture de choux-fleurs a été réalisé au CETAB+. Dans ce projet, une dose de 150 kg d’N disponible était apportée aux choux-fleurs et un coefficient d’efficacité de 50% était utilisé pour les EV, toutes espèces confondues. Celui-ci a permis de montrer qu'avec un apport azoté provenant à 100% d'un EV de légumineuses il était possible d'obtenir des rendements similaires aux rendements obtenus avec un apport azoté provenant de fumier de poules granulé (Giard-Laliberté, à paraître). Dans cette étude, la fertilisation à base d'EV déplacé a aussi eu un effet bénéfique sur plusieurs paramètres des sols, dont la stabilité des agrégats et le carbone labile. Pour plus de détails sur cet essai, veuillez consulter le rapport final du projet disponible sur le site web du CETAB+ dès juin 2022.

Un des principaux enjeux avec cette méthode est d’ordre technique, c'est-à-dire pouvoir incorporer des volumes importants de matière fraîche au sol, car il existe encore très peu d’outils de travail de sol adaptés à cette régie. Il en est de même pour pour les applications en cours de culture.

Une autre contrainte de la méthode est qu’il faut attendre une croissance suffisante de la légumineuse avant de pouvoir la faucher. Le stade optimal de fauche pour une légumineuse servant d’engrais organique se situe entre l’apparition des boutons floraux et avant le stade pleine floraison: à ce stade, on optimise la biomasse produite et la teneur en azote tout en préservant un rapport C/N bas. En effet, le stade physiologique des EV au moment de la fauche est très important puisque le rapport C/N de l’EV conditionne la libération de l’azote par la suite (Sorensen et Thorup-Kristensen, 2011). Pour un EV de trèfle rouge, il a été démontré qu’une fauche deux semaines avant la floraison permet d’avoir une meilleure fourniture en N minéral qu’une fauche à la floraison ou après la floraison pour une même quantité d’N totale (Sorensen, 2016). Typiquement, au moment de l’incorporation des engrais verts déplacés, les implantations au champ des cultures maraîchères sont terminées depuis longtemps, cela limite donc l’utilisation de tels engrais aux applications en cours de saison. La récolte et l’entreposage des engrais verts sous forme séchée ou ensilée l’année précédente permettraient de contourner cette contrainte, mais peu de producteurs maraîchers sont équipés pour ce genre d’opération. Toutefois, si on dispose d'une prairie de 1 à 2 ans d'âge, il est possible d'apporter un engrais vert déplacé avant les derniers semis ou plantations qui s'étirent fin juillet jusqu'à mi-août car la récolte se fera vers la mi-juin.

Sources de phosphore minéral et organique

Le phosphore est un élément abondant sur notre planète (4 X 1015 t de P soit 0,1% de la croûte terrestre), mais seulement une petite fraction (0,007%) se trouve sous une forme suffisamment concentrée pour justifier l’extraction minière. Plusieurs modèles prévoient que les réserves seront épuisées dans environ 100 ans. La production maximale de phosphore (pic du phosphore) aurait lieu entre 2030 et 2040 (Cordell et White, 2011), puis la production annuelle baisserait, ce qui exercerait une pression à la hausse sur les coûts. La récupération de phosphore en provenance des systèmes de traitement des eaux usées municipales serait une possible source de phosphore (struvite faite avec des boues d’épuration), mais son utilisation n’est pas permise en ce moment par les normes biologiques.

Il faut donc tout faire pour conserver le phosphore dans les sols. D’une part, on peut limiter les pertes dans l’environnement en adoptant de bonnes pratiques et en mettant en place des stratégies de réduction de l’érosion éolienne et hydrique, car le phosphore se fixe fortement aux particules de sol. D’autre part, un sol biologiquement actif, riche en mycorhizes et bien structuré permet une meilleure disponibilité du phosphore, ce qui limite la nécessité d’en ajouter. Considérant qu’en agriculture biologique, les fumiers sont les principales sources de fertilisant et, par conséquent, de phosphore, leur bonne gestion est critique dans le système de production.

Il peut alors paraître ironique qu’il y a un excès de phosphore dans de nombreux champs québécois et que l’on cherche à en limiter les applications. En fait, le problème de pénurie à venir est global alors que le problème de surfertilisation est local. Les sols trop riches en phosphore sont la conséquence de la gestion qui a été faite dans le passé ainsi que de la concentration des productions animales dans certaines régions.

Il est recommandé d’utiliser les fertilisants d’origine organique, tels que les fumiers ou compost, en premier lieu comme source de phosphore, car le phosphore qu’ils contiennent est plus disponible pour les plantes que le phosphore d’origine minérale. Leurs coefficients de disponibilité pour le P oscillent entre 65% et 100% (CRAAQ, 2010) en plus d’être moins chers que les autres sources. Lorsque du fumier ou du compost est appliqué, il n’y a généralement pas lieu de procéder à une fertilisation d’appoint en phosphore. Toutefois, il peut s’avérer nécessaire de faire un ajout de phosphore, par exemple, dans un sol pauvre, soit pour combler les besoins d’une culture exigeante, soit pour éviter une surfertilisation en azote ou potassium lors d’une application d’un fertilisant organique, ou encore parce qu’il n’est pas possible de respecter la réglementation autrement (voir le chapitre Les amendements organiques : fumiers et composts).

Les deux principales sources de phosphore sont le phosphate de roche (10 à 22% de P2O5) et la farine d’os (10-13% de P2O5). Ces produits doivent cependant être transformés par un processus biologique afin que le phosphore devienne disponible pour les plantes. Sauf en sol très acide, le phosphore provenant du phosphate de roche devient assimilable pour les plantes très lentement alors que la farine d’os a un effet un peu plus rapide. Il n’y a malheureusement pas de chiffres exacts sur la vitesse de minéralisation de ces intrants. Le phosphate de roche et la farine d’os (plus coûteuse) peuvent être intéressants pour enrichir le sol en phosphore avant l’implantation de cultures pérennes telles que l’asperge, la rhubarbe, les petits fruits.

Sources de potassium

Le potassium peut provenir des fumiers, compost et lisiers (voir le chapitre Les amendements organiques : fumiers et composts), de roches obtenues par extraction minière ou par évaporation de saumures provenant de fonds marins. Les minéraux servant à la fabrication des engrais potassiques sont principalement:

le sulfate de potassium et de magnésium souvent appelé Sul-Po-Mag (langbéinite);
le chlorure de potassium et de sodium (sylvinite);
le sulfate de potassium — produit par lʼévaporation de saumures provenant des fonds marins ou par la combinaison de minéraux dʼextraction minière au moyen dʼun procédé dʼéchange dʼions;
le chlorure de potassium combiné au sulfate de magnésium (kaïnite).

Le potassium contenu dans les engrais minéraux est généralement sous forme de chlorure de potassium, sulfate de potassium ou sulfate de potassium et magnésium (tableau 1).

Sous ces formes, il est facilement disponible pour les plantes et on peut les utiliser pour corriger rapidement une carence en saison de culture. En effet, contrairement à l’azote et au phosphore, le potassium n’a pas à passer par un processus biologique pour devenir disponible pour les plantes.

Certaines cultures sont sensibles au chlore (Par ex. petits fruits, pommes de terre, patates douces (CRAAQ, 2010)) et dans ce cas il est préférable d’utiliser un autre produit que le chlorure de potassium. Il en est de même pour les cultures sous abris pour lesquelles les sels peuvent s’accumuler dans le sol. Le chlorure de potassium est en effet plus salin que les autres sources de potassium mentionnées dans ce texte (voir l’échelle de salinité des engrais minéraux).

Il est important de valider la provenance des produits, leur méthode de production et leur acceptabilité en régie biologique avec l’organisme de certification. Par exemple, le sulfate de potassium produit avec de l’acide sulfurique est interdit en agriculture biologique.

D’autres sources minérales de potassium telles que certaines roches comme le basalte, le mica ou la glauconite sont acceptées en agriculture biologique, mais leur potassium est peu disponible pour les plantes en rapport à leur prix d’achat élevé.

Sources de calcium et magnésium

Bien que les engrais biologiques contiennent presque tous du calcium et du magnésium, certains sols en sont fortement carencés et nécessitent des apports supplémentaires. En effet, des teneurs à l’analyse supérieures à 3000 kg/ha de calcium (variable selon la texture) et de 150 kg/ha de magnésium sont souhaitées en maraîchage. Certains engrais ou amendements plus concentrés permettent d’enrichir le sol de ces éléments. Il est à noter que le calcium et le magnésium peuvent également s’accumuler dans les sols, particulièrement en culture abritée. Il faut faire attention d’appliquer les quantités adéquates afin d’éviter des débalancements d’éléments nutritifs dans les sols.

Calcium

Pour corriger un sol acide pauvre en calcium, il faut privilégier l’apport de chaux calcique (30 à 40% de calcium). Si le sol est aussi pauvre en magnésium, il est possible d’utiliser des chaux magnésiennes ou dolomitiques (voir section suivante). L’apport de chaux augmente le pH du sol.

Lorsque l’augmentation du pH n’est pas désirable, le gypse naturel (sulfate de calcium) est à privilégier. Il contient en moyenne 22% de calcium. Le gypse naturel est fréquemment utilisé dans la pomme de terre pour répondre au besoin en calcium de la culture sans augmenter le pH. En effet, un pH bas permet d’éviter le développement de la bactérie Streptomyces scabiei responsable de la gale commune. Il est à noter que sur une ferme maraîchère diversifiée, il est rarement intéressant de garder le pH bas pour une culture de pommes de terre, à moins d’avoir une rotation différente pour cette culture. Le guide intitulé ‘Gypsum as an agricultural amendment: General use guidelines’ donne une information plus complète sur le gypse. Attention, le gypse obtenu à partir d’acide sulfurique est interdit en production biologique.

La cendre de bois peut contenir jusqu'à 27.5% de Ca (Majeau et al., 2013). Elle a toutefois un pH >12 et a un fort effet chaulant, ce qui fait qu’il faut l’utiliser avec précaution. Il faut aussi s’assurer qu’elle soit conforme aux normes bio. Un compost à base de coquillages contient jusqu'à 14% de calcium sous forme de carbonate de calcium et son usage répété peut hausser les taux de calcium du sol.

Les autres sources de calcium (coquilles d’huîtres (36% de Ca); coquille d’œuf (35% de Ca); farine d’arête de poisson (17% de Ca)), sont en général trop coûteuses (10 à 30 $/kg de Ca versus environ 0,13 $/kg de Ca pour la chaux - prix 2022) et peu disponibles sur le marché. De plus, certains de ces produits apportent aussi d’autres éléments comme de l’azote ou du phosphore. L’utilisation de ces produits n’est donc pas une option envisageable pour corriger des sols pauvres en calcium.

Magnésium

Pour corriger un sol acide et pauvre en magnésium et en calcium il faut privilégier l’apport de chaux magnésienne ou de chaux dolomitique, qui contiennent plus de 1,4 % de magnésium (plus de 5% de carbonate de magnésium (MgCO3)) et 20 à 35 % de calcium sous forme d’un mélange de carbonate de calcium et de carbonate de magnésium. Si toutefois le sol présente un niveau faible à moyen en magnésium, et qu’il faut aussi faire un apport de potassium, l’utilisation de Sul-Po-Mag (Langbeinite) avec 11% de magnésium en saison de culture peut être appropriée. Ce dernier engrais est généralement inclus dans une stratégie globale de fertilisation, particulièrement pour les cultures exigeantes en magnésium, comme la pomme de terre ou pour corriger rapidement une carence documentée.

Chapitre 6. Les fertilisants autres que les fumiers et les composts

Les fertilisants appliqués sous forme liquide

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