Le climat et les sols agricoles by CRAAQ

iv Catalogage avant publication de Bibliothèque et Archives nationales du Québec et Bibliothèque et Archives Canada Doucet, Roger Le climat et les sols agricoles (La science agricole) Comprend des réf. bibliogr. et un index. Publ. en collab. avec Centre collégial de développement de matériel didactique ISBN-13 : 978-2-921416-71-9 ISBN-10 : 2-921416-71-9 1. Sols et climat. 2. Pédologie. 3. Cultures et climat. 4. Sols - Formation. I. Centre collégial de développement de matériel didactique. II. Titre. III. Collection: Science agricole. S596.3.D68 2006

631.4

C2006-942288-5

Pour l’ensemble de nos activités d’édition, nous recevons l’aide financière des gouvernements du Canada (Fonds du livre du Canada) et du Québec (Programme d’aide aux entreprises du livre et à l’édition spécialisée et crédits d’impôt).

Le climat et les sols agricoles Responsabilité d’édition : Aline Côté Responsabilité du projet pour le CCDMD : Sylvie Charbonneau Couverture : Vert Lime Illustrations : Graphisme Fauve, Tommy Sansfaçon, Jean Aubé Saisie de textes et préparation de l’index : Chantal Racicot © Éditions Berger A.C. inc. Tous droits réservés 1233, route 112, Austin (Québec) J0B 1B0 Téléphone : (450) 297-1344 Télécopie : (450) 297-2020 Sans frais : (877) 276-8855 info@editionsberger.com • www.editionsberger.com Dépôts légaux : 2006 Bibliothèque et Archives nationales du Québec et Bibliothèque et Archives Canada Bibliothèque nationale de France et Ministère de l’Intérieur de France

ISBN Papier : ISBN PDF :

2-921416-71-9 978-2-921416-71-9 978-2-923786-15-5

Canada : PROLOGUE, 1650, boulevard Lionel-Bertrand, Boisbriand (Québec) Canada J7H 1N7 Téléphone : (450) 434-0306 • Télécopie : (450) 434-2627 • (800) 363-2864 • www.prologue.ca France, Belgique et Luxembourg : D.G. DIFFUSION LIVRES, ZI de Bogues, 31750 Escalquens, France • Téléphone : (05) 61-000-999 • Télécopie : (05) 61-00-23-12 • www.dgdiffusion.com Suisse : SERVIDIS, Chemin des Chalets, CH-1279, Chavennes-de-Bogis, Suisse Téléphone : (022) 960-95-25 • Télécopie : (022) 776-63-64 • www.servidis.ch Afrique française : ACTION PÉDAGOGIQUE POUR L’ÉDUCATION ET LA FORMATION (APEF), Angle rue El Ghadfa & rue Jilali Tajeddine, Mâarif 20100, Casablanca, Maroc Téléphone : 212 (0) 22-23-12-22 • Télécopie : 212 (0) 22-23-15-19 • www.actionpedagogique.com

Imprimé au Canada 1 2 3 4 5 HLN 2010 2009 2008 2007 2006

Table des matières CHAPITRE 1 LE CLIMAT ET LE VIVANT Introduction ............................................................................. 17 1.1 Climat et climatologie..................................................... 1.1.1 Climatologie et météorologie.............................. 1.1.2 Spécialités de la météorologie ............................ 1.1.3 Agrométéorologie ................................................ 1.2 Écosystème planétaire ..................................................... 1.2.1 Lithosphère............................................................ 1.2.2 Hydrosphère ......................................................... 1.2.3 Atmosphère........................................................... A. Troposphère..................................................... B. Stratosphère ..................................................... C. Mésosphère ...................................................... D. Thermosphère.................................................. 1.3 Mécanismes climatiques globaux ................................. 1.3.1 Action du soleil..................................................... 1.3.2 Action de la nature de la surface........................ 1.3.3 Action des courants océaniques ......................... 1.3.4 Types de climat.....................................................

18 18 18 19 20 20 20 21 21 22 22 22 22 23 23 23 23

1.4 Facteurs généraux du climat ......................................... 1.4.1 Luminosité............................................................. 1.4.2 Humidité de l’air .................................................. 1.4.3 Pression atmosphérique ...................................... 1.4.4 Vent ........................................................................ A. Centres de pression atmosphérique ............. B. Courant-jet ....................................................... C. Vents de surface .............................................. 1.4.5 Nébulosité.............................................................. 1.4.6 Précipitations ........................................................ 1.4.7 Température.......................................................... 1.5 Climat et histoire du vivant........................................... 1.5.1 Précambrien .......................................................... 1.5.2 Paléozoïque ........................................................... A. Cambrien .......................................................... B. Ordovicien........................................................ C. Silurien.............................................................. D. Dévonien .......................................................... E. Carbonifère ...................................................... F. Permien.............................................................

24 24 25 26 27 27 28 29 30 30 31 31 31 33 33 33 34 34 34 34

1.5.3 Mésozoïque ........................................................... A. Trias................................................................... B. Jurassique ......................................................... C. Crétacé .............................................................. 1.5.4 Cénozoïque............................................................ A. Éocène ............................................................... B. Oligocène.......................................................... C. Miocène ............................................................ D. Pliocène............................................................. 1.5.5 Quaternaire ........................................................... A. Pléistocène........................................................ B. Holocène........................................................... 1.6 Glaciations et civilisations ............................................. 1.6.1 Glaciations du Quaternaire................................. A. Cycle des glaciations....................................... B. Petites glaciations des temps historiques .... C. Colonisation de l’Amérique .......................... D. Révolution néolithique................................... E. Évolution des cultures....................................

35 35 35 35 36 36 36 37 37 37 37 42 43 43 44 44 45 46 48

CHAPITRE 2 LES MESURES DU CLIMAT LOCAL Introduction ............................................................................. 49 2.1 Régulateurs du climat local ............................................ 50 2.1.1 Latitude.................................................................. 2.1.2 Relief....................................................................... 2.1.3 Nappes d’eau ........................................................ 2.2 Instruments de mesure de la température....................

50 50 50 50

A. Thermomètre à maximum ............................. B. Thermomètre à minimum.............................. C. Abri météorologique....................................... D. Thermomètre de sol........................................ 2.3 Exigences thermiques..................................................... 2.3.1 Seuils de croissance .............................................. 2.3.2 Indice de chaleur .................................................. A. Degrés-jours de croissance ............................ B. Utilité des degrés-jours .................................. C. Unité thermique de maïs................................ 2.3.3 Thermopériodisme............................................... 2.3.4 Coup de chaleur et échaudage ...........................

50 51 51 52 52 52 53 53 54 54 55 56

viii 2.3.5 Gelées et risques de gelées .................................. A. Échanges calorifiques ..................................... B. Conditions météorologiques propices ......... C. Caractéristiques du sol ................................... D. Variétés végétales............................................ E. Bactéries du gel................................................ 2.4 Mesure des précipitations.............................................. 2.5 Mesure de l’évaporation ................................................ 2.6 Mesure de l’humidité de l’air ........................................ 2.7 Mesure du rayonnement solaire ................................... 2.8 Mesure de l’insolation .................................................... 2.9 Mesure du vent................................................................ 2.9.1 Vents dominants au Québec ............................... 2.9.2 Protection contre le vent...................................... 2.10 Mesure de la pression atmosphérique .........................

57 57 58 59 59 60 60 61 62 63 65 65 66 66 69

CHAPITRE 3 LES ADVERSITÉS CLIMATIQUES Introduction ............................................................................. 3.1 Gel ..................................................................................... 3.1.1 Principe de la prévision du gel........................... 3.1.2 Psychromètre et prévision du gel ...................... 3.1.3 Méthodes passives de protection ....................... A. Contrôle de l’écoulement de l’air froid........ B. Choix des semis............................................... C. Retardement de la croissance ........................ D. Recours à une plante indicatrice................... E. Acclimatation des plants de serre................. 3.1.4 Méthodes actives de protection.......................... A. Écrans protecteurs........................................... B. Écrans nuageux et brouillards....................... C. Chauffage de l’air ambiant ............................ D. Production de fumée ...................................... E. Aspersion d’eau............................................... F. Brassage de l’air............................................... G. Lutte contre les bactéries du gel.................... 3.1.5 Saison de croissance sans gel.............................. 3.2 Autres adversités climatiques ...................................... 3.2.1 Grêle et verglas ..................................................... 3.2.2 Brouillard............................................................... 3.2.3 Pollution atmosphérique..................................... 3.3 El Niño.............................................................................. 3.3.1 Véritable El Niño .................................................. 3.3.2 Petit Niño............................................................... 3.4 Réchauffement de la planète .........................................

71 72 72 72 73 73 73 73 73 74 74 74 74 75 75 75 75 76 76 77 77 77 78 78 79 80 80

3.4.1 Théorie de l’effet de serre.................................... A. Effet de serre naturel ...................................... B. Effet de serre additionnel............................... C. Activités humaines responsables.................. D. Activités humaines non responsables.......... 3.4.2 Théorie de l’interglaciaire ................................... A. Âges glaciaires et interglaciaires paléolithiques .................................................. B. Variations climatiques de l’interglaciaire .... 3.4.3 Théorie astronomique des glaciations............... A. Cycle de l’obliquité de l’axe terrestre........... B. Cycle de la précession des équinoxes .......... C. Cycles de l’excentricité de l’orbite terrestre............................................................. D. Alternance réchauffement et refroidissement............................................ 3.4.4 Autres hypothèses................................................ A. Dérive des pôles .............................................. B. Activité solaire................................................. C. Tapis roulant océanique................................. 3.4.5 Complexité des prévisions climatiques............. A. Prévision et prédiction.................................... B. Prévisions pour le XXIe siècle.........................

81 81 81 82 82 83 83 84 85 85 86 87 87 88 88 88 90 90 90 91

CHAPITRE 4 LES ZONES CLIMATIQUES Introduction ............................................................................. 93 4.1 Zones de végétation........................................................ 94 4.1.1 Toundra ................................................................. 94 4.1.2 Taïga ....................................................................... 94 4.1.3 Zone tempérée ...................................................... 94 A. Climat du Québec ........................................... 94 B. Avantages du climat québécois .................... 95 4.2 Zones climatiques agricoles........................................... 95 4.3 Zones d’acclimatation .................................................... 96 4.4 Régions administratives agricoles ................................ 97 4.5 Zones de rusticité ............................................................ 97 4.6 Microclimat ...................................................................... 97 4.7 Agrométéorologie régionale.......................................... 98 4.7.1 Modèles bioclimatiques....................................... 98 4.7.2 Prévision météorologique agricole régionale... 98 4.7.3 Traitement des données ...................................... 98 4.7.4 Agrométéorologie et protection des cultures... 99 4.7.8 Réseau d’avertissements phytosanitaires ......... 99 A. Centre d’observation ...................................... 99 B. Centre de décision........................................... 100 C. Centre de diffusion ......................................... 100

ix CHAPITRE 5 L’ÉVOLUTION DES AGROÉCOSYSTÈMES Introduction ............................................................................. 101 5.1 Agroécosystèmes............................................................. 102 5.1.1 Des brûlis à la jachère .......................................... 102 5.1.2 Du perfectionnement de la jachère à la polyculture ..................................................... 103 5.1.3 De la rotation des cultures à l’industrialisation .............................................. 104 5.1.4. Des méthodes paysannes à la mécanisation..... 105 5.1.5 Révolution verte ................................................... 106 5.1.6 Méthodes européennes en Amérique................ 107 5.1.7 Évolution agricole au Québec............................. 107 5.1.8 Emploi des engrais spécialisés ........................... 109 5.1.9 Agroécosystème moderne................................... 109 5.2 Débats actuels .................................................................. 110 5.2.1 Dégradation des sols............................................ 110 5.2.2 Rendement et pollution ....................................... 110 5.2.3 Mesures anti-pollution ........................................ 111 5.2.4 Problèmatique du tiers-monde........................... 111 5.2.5 Plantes transgéniques .......................................... 112 5.2.6 Pénurie de l’eau .................................................... 112

CHAPITRE 6 L’ORIGINE ET LA CLASSIFICATION DES SOLS Introduction ............................................................................. 115 6.1 Origine des sols ............................................................... 116 6.1.1 Minéralogie des sols............................................. 116 6.1.2 Formation et évolution des sols ......................... 117 6.1.3 Profil des sols ........................................................ 118 A. Horizons ........................................................... 118 B. Étude du profil d’un sol ................................. 118 C. Migration des substances............................... 119 D. Caractéristiques du sol de surface ................ 120 E. Caractéristiques du sous-sol.......................... 120 F. Caractéristiques de la base géologique ........ 120 6.2 Impact des glaciations .................................................... 121 6.3 Classification des sols ..................................................... 121 6.3.1 Classification selon les matériaux originels...... 122 A. Sols résiduels ................................................... 122 B. Sols marins, lacustres ou alluviaux .............. 123 C. Sols glaciaires................................................... 123 a) Moraine frontale ou terminale................. 123 b) Moraine de fond ........................................ 123 c) Moraine frontale remaniée....................... 123 D. Sols éoliens ....................................................... 124 E. Sols colluviaux................................................. 124

F. Sols organiques................................................ 124 G. Origine des sols du Québec ........................... 124 6.3.2 Classification canadienne des sols ..................... 127 6.3.3 Classification des sols du Québec selon leurs possibilités agricoles................................... 129

CHAPITRE 7 LA TEXTURE ET LA STRUCTURE DES SOLS Introduction ............................................................................. 133 7.1 Texture.............................................................................. 134 7.1.1 Fractions du sol..................................................... 134 A. Sables ................................................................ 134 B. Limons .............................................................. 134 C Argiles............................................................... 136 7.1.2 Classes de texture des sols .................................. 136 7.1.3 Sols légers .............................................................. 136 A. Sables et sables loameux ................................ 137 B. Sols graveleux.................................................. 137 7.1.4 Sols francs ou loams............................................. 138 A. Loams sableux et loams sablo-graveleux .... 138 B. Loams et loams limoneux .............................. 138 C. Loams lourds ................................................... 138 7.1.5 Sols lourds ............................................................. 138 A. Sols argileux..................................................... 139 B. Sols argileux au Québec ................................. 139 C. Propriétés des argiles et sables...................... 139 7.1.6 Sols organiques ..................................................... 140 A. Propriétés physiques des sols organiques... 140 B. Affaissement des sols ..................................... 140 C. Lutte contre l’affaissement............................. 140 a) Inhibition enzymatique ............................ 140 b) Hauteur de la nappe d’eau....................... 140 c) Lutte contre les érosions éolienne et hydrique ................................................. 141 D. Critères d’un bon sol organique ................... 142 E. Cultures propres aux sols organiques ......... 142 F. Principaux usagers de la tourbe et de la terre noire................................................ 142 7.1.7 Identification des classes de texture de sols ..... 143 7.2 Structure des sols ............................................................ 143 7.2.1 Formation des agrégats ....................................... 144 7.2.2 Classification stucturale des sols........................ 145 A. Structure particulaire...................................... 146 B. Structure construite ........................................ 146 C. Structure fragmentée ...................................... 146 7.2.3 Critères d’appréciation de la structure.............. 148 A. Cohésion........................................................... 148 B. Adhérence ........................................................ 148

x C. Plasticité............................................................ 148 D. Densité .............................................................. 148 E. Porosité ............................................................. 150 F. Perméabilité ..................................................... 151 G. Observation de la structure ........................... 152 7.2.4 Dégradation de la structure des sols ................. 152 A. Choc des gouttes d’eau .................................. 153 B. Éclatement des agrégats................................. 153 C. Dispersion des colloïdes................................. 153 D. Tassement du sol............................................. 153 E. Destruction mécanique des agrégats ........... 155 7.2.5 Stabilité de la structure ........................................ 155 7.2.6 Structure des différentes catégories de sols...... 155 7.2.7 Structure du sol et germination des semences. 156 7.2.8 Amélioration naturelle de la structure du sol .. 156 A. Humectation et dessiccation.......................... 156 B. Action du gel et du dégel............................... 157 C. Faune et flore du sol ....................................... 157 7.3 Techniques d’amélioration de la structure du sol...... 157 7.3.1 Ensemencement d’une couverture végétale..... 158 7.3.2 Drainage du sol..................................................... 159 7.3.3 Apport de matière organique ............................. 159 7.3.4 Enfouissement de résidus de récolte ................. 159 7.3.5 Enfouissement d’engrais verts ........................... 159 7.3.6 Addition de fumier .............................................. 160 7.3.7 Repos du sol sous végétation ............................. 160 7.3.8 Travail du sol ........................................................ 160 A. Labour............................................................... 161 B. Travail réduit du sol ....................................... 161 a) Pseudo-labour ............................................ 162 b) Semis direct ................................................ 162 c) Culture sur billons..................................... 163 C. Lit de semence ................................................. 163 7.3.9 Chaulage ................................................................ 166 7.3.10 Modification de la texture ................................... 166 7.4 Couleur des sols .............................................................. 166

8.3

8.4

8.5

CHAPITRE 8 LA MATIÈRE ORGANIQUE ET LES SOLS ARABLES Introduction ............................................................................. 169 8.1 Formation et évolution de la matière organique ........ 170 8.1.1 Humus vrai et commercial.................................. 170 8.1.2 Types d’humus ..................................................... 171 8.1.3 Évolution de la matière organique .................... 171 8.1.4 Amélioration de l’humification.......................... 172 8.2 Rôle de la matière organique......................................... 172 8.2.1 Influence sur les propriétés physiques du sol.. 172 8.2.2 Influence sur les propriétés chimiques du sol.. 173

8.6

8.2.3 Influence sur les propriétés biologiques du sol ................................................ 173 Proportion d’humus et qualité des sols ....................... 173 8.3.1 Teneur en humus.................................................. 174 8.3.2 Teneur minimale en humus................................ 174 8.3.3 Détermination de la teneur ................................. 174 A. Rapport carbone–azote................................... 174 B. Rendement humifère et coefficient isohumique ...................................................... 175 C. Rapport carbone–azote et teneur en azote............................................................. 175 Réserves de matière organique dans le sol ................. 176 8.4.1 Appauvrissement des sols en matière organique............................................................... 176 8.4.2 Maintien des réserves de la matière organique............................................................... 177 A. Rotation des cultures ...................................... 177 B. Résidus de récolte ........................................... 178 C. Fumier de ferme .............................................. 180 D. Engrais verts .................................................... 180 E. Composts.......................................................... 182 F. Tourbe de mousses ......................................... 183 G. Matières résiduelles fertilisantes................... 184 H. Humus commercial......................................... 185 Biologie des sols .............................................................. 186 8.5.1 Ammonisation ...................................................... 186 8.5.2 Nitrification ........................................................... 186 8.5.3 Fixation de l’azote moléculaire........................... 187 A. Fixateurs libres ................................................ 187 B. Fixateurs symbiotiques .................................. 188 a) Frankia ........................................................ 188 b) Rhizobiums................................................. 188 C. Fixation symbiotique et recherche................ 190 8.5.4 Dénitrification ....................................................... 191 8.5.5 Rôle des macro-organismes ................................ 191 8.5.6 Rôle des micro-organismes ................................. 192 A. Bactéries............................................................ 193 B. Actinobactéries ................................................ 193 C. Champignons .................................................. 194 D. Algues ............................................................... 195 E. Nématodes ....................................................... 195 F. Protozoaires ..................................................... 196 G. Virus.................................................................. 196 Chimie des sols................................................................ 196 8.6.1 Colloïdes ................................................................ 196 8.6.2 Colloïdes du sol .................................................... 197 8.6.3 Complexe argilo-humique .................................. 197 8.6.4 Pouvoir d’absorption ........................................... 198 8.6.5 Échange des ions positifs .................................... 199 8.6.6 Échange des ions négatifs ................................... 200

xi CHAPITRE 9 L’EAU DANS LES SOLS ARABLES Introduction ............................................................................. 203 9.1 Rôle de l’eau..................................................................... 204 9.2 États de l’eau dans le sol ................................................ 204 9.2.1 Eau hygroscopique............................................... 204 9.2.2 Eau libre ................................................................. 205 9.2.3 Eau capillaire......................................................... 205 9.3 Pression de l’humidité dans les sols............................. 206 9.4 Capacité au champ.......................................................... 207 9.5 Points de flétrissement permanent et temporaire ...... 209 9.6 Mouvements de l’eau dans le sol.................................. 210 9.6.1 Diffusion ................................................................ 210 9.6.2 Percolation............................................................. 210 9.6.3 Mouvements capillaires ...................................... 210 9.6.4 Hauteur du flot capillaire.................................... 210 9.7 Irrigation........................................................................... 213 9.7.1 Mesure du taux d’humidité dans le sol............. 213 9.7.2 Pertinence d’arroser ............................................. 214 9.7.3 Calcul des besoins en eau.................................... 214 9.7.4 Bilan hydrique régional....................................... 215 9.8 Pertes d’eau...................................................................... 216 9.8.1 Transpiration......................................................... 216 9.8.2 Évaporation ........................................................... 216 9.8.3 Infiltration.............................................................. 216 9.8.4 Ruissellement ........................................................ 217 9.8.5 Évapotranspiration potentielle........................... 217 9.9 Facteur limitatif de croissance....................................... 217 9.9.1 Interprétation des données ................................. 218 9.9.2 Discussion des résultats....................................... 220 9.10 Économie de l’eau ........................................................... 221 9.10.1 Binage..................................................................... 222 9.10.2 Paillage................................................................... 222 9.10.3 Amendements....................................................... 222 9.10.4 Drainage................................................................. 223 9.11 Qualité de l’eau d’arrosage............................................ 223 9.11.1 Teneur en sels totaux ........................................... 224 9.11.2 Rapport d’absorption du sodium ...................... 224 9.11.3 Éléments toxiques................................................. 225 9.11.4 Qualité de l’eau et santé des plantes ................. 226

CHAPITRE 10 LA DÉGRADATION ET L’AMÉLIORATION DES SOLS Introduction ............................................................................. 241 10.1 Agents de dégradation naturels.................................... 242

10.1.1 Érosion ................................................................... 242 A. Érosion éolienne .............................................. 242 a) Conséquences............................................. 242 b) Sols vulnérables ......................................... 242 B. Érosion hydrique............................................. 242 a) Conséquences............................................. 242 b) Sols vulnérables ......................................... 243 10.1.2 Désertification ....................................................... 243 A. Étendue des régions désertiques .................. 244 B. Déserts naturels ............................................... 244 10.1.3 Salinisation ............................................................ 244 10.2 Dégradation issue des activités humaines .................. 244 10.2.1 Déforestation......................................................... 245 10.2.2 Désertification artificielle .................................... 245 10.2.3 Méthodes de culture inappropriées................... 245 10.2.4 Pollution................................................................. 245 A. Pollution en agriculture ................................. 246 B. Programmes d’assainissement...................... 246 C. Pollution à la ferme......................................... 247 10.3 Terres agricoles menacées.............................................. 248 10.3.1 À l’échelle de la planète....................................... 248 10.3.2 Pays affectés par la dégradation des sols.......... 250 10.3.3 Dégradation des sols au Canada........................ 250 A. Colombie-Britannique .................................... 250 B. Prairies canadiennes ....................................... 250 C. Ontario.............................................................. 250 D. Maritimes ......................................................... 250 10.4 Dégradation des sols au Québec................................... 251 10.4.1 Causes de dégradation ........................................ 251 A. Recherches du MAPAQ ................................. 251 B. Contexte de spécialisation agricole .............. 252 C. Monoculture et dégradation.......................... 253 10.4.2 Dégradations observées....................................... 253 A. Détérioration de la structure des sols........... 253 B. Diminution de la teneur en matière organique...................................... 253 C. Compactage ..................................................... 253 D. Acidification..................................................... 254 E. Excès d’éléments minéraux solubles............ 254 F. Pollution par les métaux lourds.................... 255 G. Érosion hydrique............................................. 255 H. Érosion éolienne .............................................. 256 10.5 Lutte contre la dégradation des sols et la pollution... 256 10.5.1 Travail réduit du sol............................................. 256 10.5.2 Semis direct ........................................................... 256 10.5.3 Rotation des cultures ........................................... 257 A. Producteurs réfractaires ................................. 257 B. Monoculture et diminution de la matière organique....................................... 257

xii C. Avantages de la rotation ................................ 258 a) Maladies et parasites................................. 258 b) Plan de culture ........................................... 258 10.5.4 Couverture du sol................................................. 259 A. Plante compagne ............................................. 259 B. Engrais verts à croissance rapide.................. 259 C. Seigle d’automne............................................. 259 D. Seigle et annuelles........................................... 259 E. Culture intercalaire de légumineuses .......... 259 F. Céréales à paille et maïs ................................. 260 10.5.5 Culture en contre-pente....................................... 260 10.5.6 Gestion de la teneur du sol en eau..................... 260 A. Irrigation........................................................... 260 B. Drainage ........................................................... 261 10.6 Nouvelles tendances dans la lutte contre la dégradation...................................................... 262 10.6.1 Nouveau concept de fertilisation ....................... 262 10.6.2 Réduction dans l’emploi de pesticides.............. 263 10.6.3 Réduction du phosphore et de l’azote des lisiers de porc ................................................. 263 A. Enzyme phytase .............................................. 263 B. Équilibre des rations ....................................... 264 C. Réduction de l’indice de conversion alimentaire ....................................................... 264 D. Amélioration de la qualité de la protéine.... 264 E. État de la recherche......................................... 265 10.6.4 Traitement et utilisation des surplus d’engrais de ferme................................................ 265 10.6.5 Lutte contre l’érosion ........................................... 266 10.7 Transfert d’expertise aux entreprises agricoles .......... 266 10.7.1 Réseau d’avertissements phytosanitaires ......... 266 10.7.2 Initiatives locales .................................................. 267 A. Clubs-conseils en agroenvironnement......... 267 B. Association de gestion des engrais organiques du bassin de la rivière Yamaska ................... 267 C. Comité agroenvironnemental multipartite du bassin de la Yamaska...................................... 268 D. Comités de bassins versants .......................... 268 a) Demande biologique en oxygène............ 269 b) Turbidité ..................................................... 269 c) Eutrophisation ........................................... 269 E. Association Cultures sans herbicide ............ 269 10.8 Nouveaux outils en agriculture durable...................... 270 10.8.1 Gestion des résidus .............................................. 270 10.8.2 Gestion intégrée du verger.................................. 270 10.8.3 Diffusion de l’information .................................. 270 10.8.4 Portrait agroenvironnemental ............................ 271 10.9 Agriculture de précision ................................................ 271 10.9.1 Télédétection ......................................................... 272

A. Spectre électromagnétique............................. 272 B. Longueurs d’ondes utilisées.......................... 272 C. Capteurs ........................................................... 272 D. Processus .......................................................... 272 10.9.2 Géopositionnement par satellite ........................ 273 10.9.3 Photographie infrarouge ..................................... 273 A. Avantages......................................................... 273 B. Informations techniques ................................ 273 C. Véhicule ............................................................ 274 D. Expertise ........................................................... 274 10.9.4 Cartographie ......................................................... 274 A. Carte de sol ou de rendement ....................... 274 B. Carte de fertilité............................................... 274 C. Carte de prescriptions .................................... 274 D. Autres applications ......................................... 275 10.9.5 Recherche............................................................... 275 A. Sur les capteurs................................................ 275 B. Radarsat............................................................ 275 10.9.6 Transgénèse........................................................... 276 A. Avantages......................................................... 276 B. Veille et bioéthique ......................................... 276 C. Plantes transgéniques..................................... 276 10.10 Règlement sur la réduction de la pollution agricole .......................................................................... 277

CHAPITRE 11 LA FERTILITÉ DES SOLS Introduction ............................................................................. 279 11.1 Fertilité et fertilisation .................................................... 280 11.1.1 Stockage des réserves nutritives dans les sols . 280 11.1.2 Disponibilité des éléments nutritifs................... 280 A. Acidité du sol................................................... 281 B. Teneur en matière organique du sol ............ 281 C. Structure adéquate du sol .............................. 281 D. Richesse du sol ................................................ 282 E. Variété de la plante cultivée .......................... 283 11.1.3 Évolution de la fertilité dans les sols ................. 283 11.2 Lois de la fertilisation ..................................................... 283 11.2.1 Loi de la restitution .............................................. 284 11.2.2 Loi des avances ..................................................... 284 11.2.3 Loi des rendements décroissants ....................... 284 A. Rendement maximal....................................... 284 B. Rendement maximal économique ................ 285 C. Connaissance précise du sol .......................... 285 D. Amélioration du potentiel du sol ................. 286 E. Amélioration des pratiques culturales......... 286

xiii 11.2.4 Loi du minimum................................................... 287 11.2.5 Loi de l’interaction ............................................... 287 A. Interaction et disponibilité des fertilisants ................................................... 288 B. Équilibre des fertilisants .......................... 289 11.3 Évaluation de la fertilité................................................. 290 11.3.1 Planification de l’échantillonnage de sol .......... 290 11.3.2 Prélèvement de l’échantillon .............................. 291 11.3.3 Échantillonnage de sol géoréférencé ................. 293 11.4 Fertilisation et agriculture durable............................... 294 11.4.1 Agriculture intensive et environnement........... 294 11.4.2 Recommandations en fertilisation ..................... 295

CHAPITRE 12 LES ANALYSES DE FERTILITÉ Introduction ............................................................................. 299 12.1 Analyse chimique du sol................................................ 300 12.1.1 Analyse et comportement de l’azote dans le sol .............................................................. 301 A. Bilan prévisionnel de l’azote ......................... 302 a) Minéralisation.................................................. 302 b) Précédents culturaux ...................................... 303 12.1.2 Analyse du phosphore dans le sol ..................... 304 A. Saluration du sol en phosphore .................... 306 a) Phosphore soluble ..................................... 306 b) Phosphore disponible ............................... 306 c) Capacité de fixation du sol en phosphore.............................................. 306 d) Désorption du phosphore dans le sol..... 306 e) Saturation du sol en phosphore .............. 306 B. Indices de saturation en phosphore ............. 306 12.1.3 Analyse du potassium ......................................... 309 12.1.4 Cas du maïs ........................................................... 310 A. Besoins en azote .............................................. 310 B. Besoins en phosphore..................................... 311 C. Besoins en potassium ..................................... 311 12.1.5 Analyse du magnésium et du calcium.............. 311 12.1.6 Test des nitrates du sol ........................................ 311 A. Utilité du test des nitrates .............................. 311 B. Précautions et limites du test des nitrates ... 312 12.1.7 Grille de fertilisation ............................................ 313 A. Maïs-grain et maïs fourrage .......................... 314 B. Pomme de terre ............................................... 315 C. Prairies et pâturages ....................................... 316 D. Pommier (implantation et culture)............... 317 12.2 Analyse des tissus ........................................................... 317

12.2.1 Analyse totale en laboratoire .............................. 318 12.2.2 Analyse rapide au champ ................................... 320 A. Analyse des nitrates foliaires au champ ...... 321 B. Mesure instantanée de la chlorophylle ........ 321 12.3 Analyse de la capacité d’échange cationique.............. 322 12.3.1 Capacité d’échange cationique ........................... 322 A. Principe............................................................. 322 B. Bases échangeables ......................................... 323 C. Taux de saturation .......................................... 323 12.3.2 Facteurs influençant la capacité d’échange cationique ........................................... 324 A. Types d’argile .................................................. 324 B. Qualité de la matière organique ................... 325 C. Neutralité du sol.............................................. 325 D. Pouvoir d’absorption...................................... 325 E. Nature des cations .......................................... 325 F. Degré de saturation du complexe d’absortion ..................................... 326 12.3.3 Interprétation des résultats d’analyse ............... 326 A. Normes de fertilité .......................................... 327 B. Taux de saturation des éléments .................. 329 a) Potassium.................................................... 330 b) Calcium ....................................................... 330 c) Magnésium................................................. 331 d) Phosphore ................................................... 332 e) Azote ........................................................... 333 C. Calcul de la saturation des bases .................. 333 12.4 Analyse des sols organiques.......................................... 335 12.4.1 Fertilité naturelle .................................................. 335 12.4.2 Azote en sols organiques..................................... 336 12.4.3 Phosphore en sols organiques ............................ 336 12.4.4 Potassium et magnésium en sols organiques ..................................................... 336 12.4.5 Oligo-éléments en sols organiques .................... 336 12.4.6 Salinité des sols organiques ................................ 337 12.5 Plan agroenvironnemental de fertilisation.................. 337 12.5.1 Exemptions............................................................ 337 12.5.2 Contenu du PAEF ................................................ 339 12.5.3 Mandataires........................................................... 340

13 LES ENGRAIS NATURELS ET SYNTHÉTIQUES

CHAPITRE

Introduction ............................................................................. 341 13.1 Éléments minéraux essentiels ....................................... 342 13.1.1 Azote ...................................................................... 343 A. Rôles de l’azote................................................ 344

xiv B. Moment propice à l’application de l’azote .......................................................... 345 C. Sources d’azotes .............................................. 346 D. Engrais azotés inorganiques importants ..... 347 a) Nitrate d’ammoniaque.............................. 347 b) Nitrate d’ammoniaque calcique .............. 348 c) Ammoniac anhydre................................... 348 d) Solutions d’azote ....................................... 348 e) Phosphates d’ammoniaques .................... 349 f) Sulfate d’ammoniaque.............................. 349 E. Engrais azotés inorganiques de moindre importance ....................................................... 350 a) Nitrate de potassium................................. 350 b) Nitrate de calcium ..................................... 350 c) Nitrophosphate.......................................... 350 d) Nitrate de soude ........................................ 350 e) Sulfonitrate d’ammoniaque ..................... 350 f) Polyphosphate d’ammoniaque................ 350 F. Engrais azotés organiques synthétiques...... 351 a) Cyanamide de calcium ............................. 351 b) Urée ............................................................. 351 c) Fertilisants à base d’urée .......................... 351 G. Engrais organiques naturels .......................... 352 a) Sang desséché............................................. 352 b) Déchets d’abattoir desséchés ................... 352 c) Farine de poisson....................................... 352 d) Boues d’égouts ........................................... 352 e) Poudre d’os................................................. 353 f) Fumier desséché et moulu........................ 353 H. Indices de pauvreté en azote ......................... 353 I. Valeur comparative des engrais azotés ....... 353 13.1.2 Phosphore.............................................................. 354 A. Évolution du phosphore dans le sol............. 354 B. Rôles du phosphore ........................................ 355 C. Moment propice à l’application du phosphore................................................... 356 D. Engrais phosphatés......................................... 357 a) Superphosphate normal ........................... 358 b) Superphosphate triple .............................. 358 c) Phosphate d’ammoniaque........................ 358 d) Acide phophorique liquide ...................... 358 e) Polyphosphate d’ammoniaque................ 359 f) Nitrophosphate.......................................... 359 g) Phosphate bicalcique................................. 359 h) Phosphate Thomas .................................... 359 i) Phosphates moulus ................................... 359 j) Autres engrais phosphatés....................... 360 k) Poudre d’os................................................. 360

E. Indices de pauvreté en phosphore ............... 360 13.1.3 Potassium .............................................................. 360 A. Évolution du potassium dans le sol ............. 360 B. Rôles du potassium......................................... 361 C. Moment propice à l’application du potassium ................................................... 361 D. Engrais potassiques ........................................ 361 a) Chlorure de potassium ............................. 361 b) Sulfate de potassium ................................. 362 c) Nitrate de potassium................................. 362 E. Indices de pauvreté en potassium ................ 363 13.1.4 Calcium .................................................................. 363 13.1.5 Magnésium............................................................ 363 13.1.6 Soufre ..................................................................... 364 13.1.7 Oligo-éléments...................................................... 364 A. Bore ................................................................... 365 B. Molybdène ....................................................... 365 C. Manganèse ....................................................... 365 D. Fer...................................................................... 365 E. Cuivre ............................................................... 366 F. Zinc.................................................................... 367 13.2 Engrais composés............................................................ 367 13.2.1 Interprétation des formules ................................ 367 13.2.2 Principaux types d’engrais composés ............... 368 A. Engrais composés complexes ........................ 368 B. Engrais composés de mélange ...................... 368 C. Fabrication des engrais composés secs ........ 369 a) Méthode des mélanges à réactions chimiques................................ 369 b) Méthode des mélange à sec...................... 370 D. Engrais composés liquides ............................ 372 a) Solutions claires ......................................... 372 b) Suspensions ................................................ 373 13.3 Chaux agricole................................................................. 374 13.3.1 Amendements calcaires et magnésiens naturels .................................................................. 374 13.3.2 Amendements calciques transformés................ 377 13.3.3 Acidité et acidification des sols .......................... 378 A. Effets néfastes de l’acidité des sols ............... 380 B. Mesure de l’acidité des sols (pH).................. 381 C. Pouvoir tampon du sol................................... 382 13.3.4 Besoins des sols en chaux agricole..................... 383 A. Méthodes d’analyse du besoin en chaux..... 385 13.4 Engrais spéciaux.............................................................. 387 13.4.1 Engrais à action progressive ............................... 387 A. Engrais azotés polymérisés............................ 388 B. Engrais assez solubles dans l’eau ................. 388 C. Engrais peu solubles dans l’eau.................... 388

xv D. Engrais enrobés ............................................... 389 E. Efficacité des engrais à action progressive....................................................... 389 13.4.2 Mélanges engrais-pesticides ............................... 391 13.5 Fumier............................................................................... 392 13.5.1 Valeur fertilisante des fumiers ........................... 393 13.5.2 Coefficient d’efficacité des fumiers.................... 395 13.5.3 Arrière-effet des engrais de ferme ..................... 396 13.5.4 Réglementation des fumiers ............................... 396 A. Stockage au champ ......................................... 397 a) Périodes de restriction d’épandage......... 397 b) Limite maximale de phosphore dans un hectare ......................................................... 398 B. Équipements d’épandage .............................. 398 C. Ouvrage d’entreposage .................................. 398 D. Zone d’interdiction de l’épandage ............... 398 E. Zone d’activités limitées ................................ 398 F. Registre d’épandage ....................................... 398 13.5.5 Épandage du fumier et doses recommandées ...................................................... 399

CHAPITRE 14 LES PRATIQUES DE FERTILISATION Introduction ............................................................................. 401 14.1 Fertilisation selon les besoins des plantes ................... 402 14.1.1 Dans un écosystème en zone tempérée............. 402 A. Plantes vivaces................................................. 402 a) Cycle ............................................................ 402 b) Fertilisation................................................. 403 B. Plantes annuelles............................................. 403 a) Cycle ............................................................ 403 b) Fertilisation................................................. 403 14.1.2 Besoins particuliers dans un agroécosystème .. 404 A. Blé ...................................................................... 404 B. Maïs................................................................... 405 C. Soya ................................................................... 405 D. Tomate .............................................................. 406 14.1.3 Avantages des plants à croissance déterminée............................................................. 407 14.2 Choix des engrais ............................................................ 407 14.2.1 Formule d’engrais ................................................ 407 14.2.2 Types d’engrais..................................................... 408 14.2.3 Grosseur des granules ......................................... 408 14.3 Épandage des engais ...................................................... 408 14.3.1 Époque d’application........................................... 408

14.3.2 Modes d’épandage ............................................... 408 A. À la volée ou en bandes ................................. 408 B. Application en bandes pour le maïs............. 409 C. Fumure de départ en bandes dans le maïs .. 410 14.3.3 Engrais, sol et mode d’épandage ....................... 410 14.3.4 Fertilisation localisée............................................ 411 A. Avantage .......................................................... 411 B. Inconvénients................................................... 411 C. Conditions favorables..................................... 412 14.3.5 Arrosage foliaire ................................................... 412 14.4 Pratiques d’épandage ..................................................... 413 14.4.1 Recommandations d’épandage .......................... 413 14.4.2 Impact des méthodes culturales......................... 414 A. Teneur en humus ............................................ 414 B. Drainage et égouttement................................ 414 C. Irrigation et salinité des sols.......................... 415 14.5 Fertilisation et pollution................................................. 416 14.5.1 Fertilisation maximale ......................................... 416 14.5.2 Fertilisation optimale et maximale .................... 416 14.5.3 Protection du territoire agricole ......................... 417 14.5.4 Projections pessimistes et éthanol...................... 418 14.5.5 Disparition de l’eau douce .................................. 418

CHAPITRE 15 LA CULTURE SANS INTRANT CHIMIQUE Introduction ............................................................................. 419 15.1 Fondements de l’agriculture biologique...................... 420 15.1.1 Objectifs ................................................................. 420 15.1.2 Fertilisation............................................................ 420 15.1.3 Pesticides ............................................................... 421 15.1.4 Oppositions ........................................................... 421 15.1.5 Rentabilité.............................................................. 422 15.2 Intérêt de l’agriculture biologique................................ 423 15.2.1 Pays en développement....................................... 423 15.2.2 Pays industrialisés................................................ 423 15.2.3 Mythe de la supériorité des produits biologiques ............................................ 424 15.3 Appellation biologique................................................... 424 15.4 Culture sans intrant chimique....................................... 425 15.4.1 Interdictions et certification ....................... 425 15.4.2 Avantages .............................................................. 425 15.4.3 Mauvaises herbes ................................................. 425 15.4.4 Avenir .................................................................... 426 15.5 Vers le développement durable de l’agriculture........ 426

Chapitre LE CLIMAT ET LE VIVANT e

air

l po

de eil it, l So inu N m ,5° 66

l , ria re an ato l P qu lai o É tp ui S N ,5° 66

é 'ét d ice in lst 1 ju o S 2

,5°

23 S

INTRODUCTION Un milieu naturel formé par l’association de matériaux inertes et d’êtres vivants en constante interaction et entre lesquels il existe des relations énergétiques constitue un écosystème. Tout écosystème est principalement le siège de transferts d’énergie : — du soleil à la plante ; — de la plante à l’animal qui s’en nourrit ; — de la matière organique aux bactéries du sol qui la décomposent ; — de la bactérie au sol et à la plante, lorsqu’elle meurt ; — d’un hôte à un parasite, etc. Il suffit de songer aux rapports entre les êtres vivants et leur milieu pour constater que les adaptations, les organisations et les développements des organismes vivants

Chapitre 1

sont façonnés par les facteurs écologiques qui imposent les propriétés du milieu. Parmi ces facteurs que sont la température, la lumière, l’eau, la nature du sol, l’atmosphère, le feu et les êtres vivants eux-mêmes, le climat joue un rôle de premier ordre, à la fois au fil des ères géologiques (section 1.5) et dans la répartition des êtres vivants dans les diverses régions du globe, tout comme il influence ponctuellement la productivité d’une saison agricole donnée.

c’est-à-dire la séquence des conditions météorologiques, se répète peu importe l’endroit dans le monde, cela est dû aux facteurs qui régissent le climat et que nous étudions en détail au chapitre 2. Ces facteurs régulateurs sont des éléments fixes (océans, continents, montagnes, relief, latitude et courants marins) et cycliques (rotation, translation et angle d’inclinaison de la Terre) qui impriment aux éléments physiques de l’atmosphère leur comportement caractéristique et qui, par conséquent, règlent les climats régionaux.

1.1 CLIMAT ET CLIMATOLOGIE

La climatologie, pour sa part, s’intéresse au temps moyen, c’est-à-dire aux valeurs moyennes des éléments atmosphériques : les normales, les moyennes, les fréquences et les variations des éléments météorologiques. Elle est donc assimilée à la météorologie statistique. C’est une science jeune mais importante, puisque l’histoire des êtres vivants depuis leur origine est étroitement associée à celle des climats. On sait que les variations climatiques ont joué un grand rôle dans l’évolution des êtres vivants et que ces derniers ont contribué à modifier l’atmosphère primitive, comme en témoigne la ligne du temps présentée au tableau 1.3. On sait notamment que l’agriculture s’est développée au Néolithique, il y a quelque 7 000 ans, à la faveur d’un réchauffement durable du climat, dans la région du Croissant fertile au Proche-Orient. Le Croissant fertile s’étendait anciennement de la Mésopotamie à l’Égypte en passant par l’Assyrie et la Palestine, ce qui correspond à des parties de l’actuelle Jordanie et de l’Irak à l’est, à la Syrie et au Sud-Est de la Turquie au nord, et à Israël, la Cisjordanie, le Liban et l’Égypte au sud-ouest du Croissant.

On peut définir le climat comme un ensemble fluctuant de phénomènes météorologiques qui caractérisent principalement l’atmosphère d’un lieu donné et dont l’action complexe influence le comportement des êtres vivants. De tous les facteurs naturels (sols, facteurs biotiques, éléments nutritifs, etc.), le climat est celui qui conditionne le plus l’adaptation des plantes au milieu ; il régionalise la flore naturelle et la culture des plantes agricoles. D’ailleurs, les rendements dépendent grandement de l’évolution des conditions climatiques, et les variations de ces rendements peuvent s’écarter de 30 % d’une récolte annuelle moyenne, en plus ou en moins. De plus, le climat affecte la qualité des récoltes ainsi que les coûts de production. Aussi est-il juste de dire que l’agriculture est l’exploitation raisonnée du climat et du sol.

1.1.1 CLIMATOLOGIE ET MÉTÉOROLOGIE Il convient néanmoins de distinguer la météorologie de la climatologie. La météorologie est la science qui étudie l’atmosphère terrestre en évaluant ses éléments physiques tels le rayonnement solaire, la pression atmosphérique, la température, l’humidité de l’air, le vent et les précipitations. La météorologie s’intéresse aussi aux facteurs qui règlent le climat.

Le météorologue étudie donc les phénomènes atmosphériques au jour le jour alors que le climatologue considère l’état moyen de ces conditions en un lieu donné sur une période donnée.

1.1.2 SPÉCIALITÉS DE LA MÉTÉOROLOGIE En effet, le cycle des saisons, dont chacune est caractérisée par des conditions de radiation, de chaleur et de précipitations particulières, est partout le même ; pourtant, les éléments physiques de la météorologie sont très variables. Or, si cette ressemblance relative des saisons,

La météorologie est une science très complexe qui compose avec une multitude de variables et des utilisations diverses. Elle se divise en huit grandes spécialités que l’on peut brièvement définir de la manière suivante :

Le climat et le vivant — la météorologie statistique, qui étudie les valeurs moyennes des éléments atmosphériques et qu’on appelle la climatologie ; — la météorologie physique, qui traite du rayonnement, de la chaleur, de l’évaporation, de la condensation ainsi que des phénomèmes optiques, acoustiques et électriques de l’atmosphère ; — la météorologie dynamique, qui s’intéresse aux mouvements de l’air et aux transformations d’énergie ; — la météorologie instrumentale, qui décrit et perfectionne les appareils qui servent à l’observation des conditions ou des éléments atmosphériques ; — la météorologie synoptique, qui coordonne et accumule les données des conditions atmosphériques relevées simultanément au-dessus de grandes régions et servant à la prévision du temps ; — la météorologie aéronautique et maritime, c’est-à-dire la météorologie appliquée aux besoins de l’aviation et de la navigation ; — l’hydrométéorologie, qui s’occupe des conditions atmosphériques en rapport avec la crue des eaux ; — la météorologie forestière et agricole, qui applique l’étude des conditions météorologiques à la foresterie et à l’agriculture. La météorologie agricole, ou agrométéorologie, est donc la science dont les connaissances sont organisées et mises spécifiquement au service de l’agriculture.

1.1.3 AGROMÉTÉOROLOGIE Pour le profane, l’agrométéorologie se limite aux prévisions du temps. Pourtant, il en est bien autrement. L’agrométéorologie a pour rôle de recueillir et d’analyser les données climatiques de manière à répondre aux besoins de l’agriculture moderne. En ce sens, elle ne se limite pas à l’étude de leurs applications possibles, mais elle se consacre aussi à la diffusion à la communauté agricole des connaissances acquises indispensables à la prise de décisions éclairées dans une agriculture moderne de plus en plus compétitive et dont les contraintes environnementales s’accentuent.

Les réalisations de l’agrométéorologie sont multiples. Citons, à titre d’exemple, les cartes de degrés-jours et d’unités thermiques (dont on trouve des exemples dans les planches en couleurs aux pages 232 à 236), la mesure du degré d’assèchement des sols, les mesures d’évapotranspiration potentielle et réelle, ainsi que les prévisions à court terme. En fait, on subdivise généralement les services offerts par l’agrométéorologie de la façon suivante : — la prévision météorologique agricole régionale, dont on expliquera le fonctionnement dans le chapitre sur les régions climatiques (chapitre 4) ; — le traitement des données ; — les indices bioclimatiques ; — les données météorologiques historiques. Le bulletin météorologique agricole régional donne une prévision détaillée, pour le jour même et le lendemain, des températures, des vents, des nuages, des précipitations, des indices d’assèchement et d’autres mesures climatiques d’intérêt agricole. Il se termine par un aperçu du temps et une prévision des degrés-jours à moyen terme. Le traitement des données permet de dresser le sommaire mensuel de toutes les observations quotidiennes pour chaque station d’observation ainsi que le sommaire hebdomadaire.

L a saisie des indices bioclimatiques nécessaires au fonctionnement des modèles bioclimatiques est indispensable pour suivre et prévoir l’évolution des ennemis des cultures. Les résultats servent à la préparation des avis phytosanitaires. Pour les agriculteurs, il s’agit d’un service très important (article 4.7.5). L’agrométéorologie compile également les données climatologiques pour l’année courante et les dix années antérieures. Les données peuvent ensuite être traitées dans une perspective historique et servir à l’élaboration des modèles bioclimatiques. On les consulte aussi à des fins de recherche, de formation et d’information générale.

Chapitre 1

1.4 FACTEURS GÉNÉRAUX DU CLIMAT L’eau, en interaction avec l’énergie solaire et les mouvements de la Terre, affecte tous les facteurs du climat que sont la luminosité, l’humidité de l’air, la pression atmosphérique, le vent, la nébulosité, les précipitations et la température. Les précipitations et la température sont de loin les éléments climatiques les plus déterminants pour la répartition géographique des espèces végétales sur notre planète. C’est aussi la pluviosité, partout sur le globe, qui conditionne le type d’agriculture ; en fait, l’interaction de l’ensoleillement et de la pluviosité détermine les grandes spécialités agricoles : l’ensoleillement et la pluviosité sont-ils suffisants, on y pratique la culture maraîchère ; l’ensoleillement est-il suffisant mais dans une zone semi-aride ou semi-humide, on y pratique l’élevage et la culture des céréales. Évidemment, la température et la nature du sol doivent convenir, en particulier si l’irrigation est possible.

Par ailleurs, la transparence de l’air dépend de la quantité et de l’épaisseur des nuages, de la quantité de vapeur d’eau, des polluants présents dans l’air et de l’angle que font les rayons solaires avec la surface du sol éclairée. La Terre tourne autour de son axe polaire ; c’est ce qu’on appelle la rotation. Par son mouvement de rotation, la Terre présente successivement toute sa surface au Soleil, sur une période de 24 heures. La rotation est donc à l’origine de l’alternance du jour et de la nuit. La Terre tourne aussi autour du Soleil en 365,25 jours ; c’est ce qu’on appelle la translation. Comme l’axe de la Terre passant par les deux pôles a une inclinaison de 23,5° par rapport au plan de l’orbite terrestre et qu’il pivote graduellement sur son axe pendant la translation, l’angle avec lequel les rayons frappent une surface donnée change au cours d’une année (figure 1.5). La Terre expose ainsi progressivement et alternativement dans l’hémisphère Nord et dans l’hémisphère Sud une plus grande portion de sa surface, pendant une pé-

1.4.1 LUMINOSITÉ Équinoxe du printemps (21 mars)

La luminosité provient du Soleil sous forme de rayonnements transmis à la Terre en ondes électromagnétiques dont la lumière et la chaleur sont essentielles à la vie. La quantité de rayonnements transmise varie d’un endroit à un autre pour un moment donné ; elle dépend de la constance solaire, de la transparence atmosphérique, de la durée de l’insolation et de l’angle des rayons qui atteignent la Terre.

Solstice d'été (21 juin)

Soleil de minuit 66,5°S.

Nuit polaire 66,5°N.

Ét

t Au

Équateur

La durée de l’insolation se calcule au nombre d’heures d’ensoleillement dans un ciel sans nuage, entre le lever et le coucher du Soleil. Elle diffère souvent de la longueur du jour, qui ne tient pas compte de la présence ou de l’absence des nuages.

int

La constance solaire est la quantité d’énergie solaire reçue pendant une minute sur une surface d’un mètre carré, perpendiculaire à la direction des rayons solaires et située à la limite de l’atmosphère. Cette constance a pour valeur 1 380 W/m2.

Solstice d'hiver ve (21 décembre) r

s mp

Cercle polaire

Équinoxe d'automne (21 septembre)

FIGURE 1.5

Position du globe terrestre et portion éclairée aux équinoxes et aux solstices (mécanisme des saisons)

Cycles et cartes climatiques

Les planches en couleurs illustrent principalement des phénomènes météorologiques et des cartes climatiques associés aux quatre premiers chapitres (vu leurs dimensions, la figure 3.5 précède la 2.6). Les cartes AGDEX sont de Pierre-André Dubé et de Pierre-Edgar Chevrette, Département de Phytologie, Université Laval, et Paul Lamb, Service de météorologie du Québec, ministère de l'Environnement, en collaboration avec la Commission d'Agrométéorologie du CPVQ. La carte des zones de rusticité est tirée de Zones de rusticité pour les plantes au Canada, de C.E. Ouellet, section de l'agrométéorologie, et Lawrence C. Sherk, section des plantes ornementales, Institut de recherche sur les végétaux, ministère de l'Agriculture du Canada. Les illustrations des figures 1.2, 1.8, 1.10 et 3.5 ont été créées par Tommy Sansfaçon sur les indications de l’auteur, M. Roger Doucet.

230

Planches en couleurs

Transport de la vapeur d’eau

Précipitations

Condensation

Transpiration Percolation

Évaporation

Ruissellement lac océan

eaux souterraines eaux souterraines FIGURE 1.2

Phases du cycle de l’eau : évaporation, condensation, précipitation et ruissellement. L’océan évapore en volume 9 % plus d’eau qu’il n’en reçoit tandis que les continents reçoivent en volume 40 % plus d’eau qu’ils n’en évaporent. La différence représente le ruissellement.

Ouest 11

Est MASSE D'AIR CHAUD

MASSE D'AIR CHAUD

10 cirrus

9 8 7

FRONT FROID

cirro-stratus

cumulo-nimbus

6 altocumulus

5 4

AIR CHAUD

MASSE D'AIR FROID

altostratus

nimbo-stratus

T ON

D AU

AIR FRAIS

2 1 km

Chicago

Toronto Un front froid (basse pression) FIGURE 1.8

Ottawa

Montréal

Québec

Un front chaud (haute pression)

Représentation en coupe verticale de la perturbation selon la ligne A—A de la figure 1.7. Une dépression présente deux fronts, l’un froid et l’autre chaud.

Rimouski

Cycles et cartes climatiques

Ouest

Est

cirrus

MASSE D'AIR CHAUD

8 7

cirro-cumulus

cirro-stratus altocumulus

6 5 4

altostratus

AIR FROID

3 2

nimbo-stratus

strato-cumulus

cumulus

Montréal (pluie)

Ottawa (secteur chaud : le front chaud est passé)

Trois-Rivières (tête du front chaud)

Rimouski (entre deux fronts)

FIGURE 1.10 Système nuageux associé à un front chaud passant au-dessus de la région montréalaise, qui sera éventuellement remplacé par un front froid provenant de Toronto, comme celui de la figure 1.8

Transfert de chaleur

Gulf Stream

El Niño Courant chaud de surface

Humboldt

Courant profond, froid et salé

FIGURE 3.5

Courants marins et tapis roulant océanique. Le courant Humboltd est impliqué dans El Niño et le Gulf Stream, dans le climat doux du Nord-Ouest de l’Europe. En s’approchant des latitudes nordiques, les courants chauds venant de l'équateur deviennent plus froids et plus salés, jusqu'à ce qu’ils soient si denses qu'ils sombrent et retournent vers le sud sur le fond de l’océan, d’où le nom de tapis roulant océanique.

231

Chapitre LA FERTILITÉ DES SOLS

INTRODUCTION La fertilité d’un bon agrosystème doit avoir un caractère de qualité et de persistance à long terme. Faut-il le rappeler, l’abondance de récoltes soutenues, unique critère de fertilité, résulte en tout premier lieu de deux conditions imposées : le climat, surtout la température et l’ensoleillement, et la profondeur du sol, sur lesquels l’agriculture n’a pas de pouvoir. En dehors de ces deux paramètres incontournables, la fertilité d’un agrosystème ne dépend pas uniquement de la fertilité naturelle du sol, mais de nombreux autres facteurs sur lesquels il est possible d’agir favorablement. Il est possible de transformer radicalement le milieu et de permettre à la fertilité naturelle des sols riches mais peu productifs de produire pleinement. Le drainage des sols et surtout le drainage souterrain est un exemple d’intervention qui a rendu leur pleine ferti-

280

Chapitre 11

lité à bien des sols de la plaine du Saint-Laurent. Ailleurs au Québec, il a souvent fallu en outre corriger une autre condition défavorable, soit l’acidité des sols, la majorité de nos sols étant des podzols. En revanche, les meilleurs sols finissent par s’épuiser et se dégrader s’ils sont soumis à la monoculture continue à hauts rendements, faute de restitution organique suffisante.

divers facteurs d’efficacité de la fertilisation, les exigences minérales des plantes à cultiver et les diverses lois de la fertilisation.

L’intégration de tous les facteurs qui contribuent à l’amélioration de la fertilité des sols est une des belles réussites de l’agriculture moderne. Tous essentiels dans une agriculture scientifique, ces facteurs peuvent bien faire l’objet de controverses quant aux moyens et à la manière de bonifier les sols, mais certainement pas quant à leur nécessité.

Un sol fertile est un sol qui a des réserves. La fertilité d’un sol est donc fonction des mécanismes de stockage des éléments nutritifs. Les trois principaux mécanismes de stockage sont les suivants :

11.1 FERTILITÉ ET FERTILISATION

— le phosphore minéral est fortement fixé par le sol, une grande portion est soit à l’état précipité peu soluble, soit à l’état rétrogradé. Très lentement, selon le pH et les activités biologiques du sol, il devient disponible aux plantes ;

On entend par fertilité, l’aptitude d’un sol à assurer régulièrement la croissance des cultures et l’obtention de récoltes. Cette propriété est la résultante de plusieurs phénomènes en interaction. La présence et les proportions des substances nutritives, la quantité et la qualité de la microflore, le degré d’humidité et d’acidité du sol sont autant d’aspects déterminants dans la fertilité d’un sol. La fertilisation consiste à ajouter délibérément des substances nutritives dans un sol pour en augmenter le rendement. Elle a un double but : équilibrer les éléments nutritifs des sols déficients et maintenir cet équilibre en restituant aux sols les éléments nutritifs prélevés par les récoltes. Bien qu’il y ait souvent une relation étroite entre la fertilité et la fertilisation, il importe de bien les distinguer. Ainsi, la fertilisation d’un sol infertile par une application d’engrais dans le sol ne rend pas ce sol fertile ; souvent même, l’efficacité de l’engrais y est très amoindrie. Toutefois, après plusieurs années de fertilisations répétées, un sol infertile finit par répondre à l’application additionnelle d’engrais par une augmentation significative du rendement, et la fertilité acquise au fil des années favorise à son tour l’efficacité des engrais. Comme la fertilisation de chaque ferme est un cas particulier, il n’y a pas de recette passe-partout. Il faut bien connaître la fertilité du sol auquel on s’intéresse, les

11.1.1 STOCKAGE DES RÉSERVES NUTRITIVES DANS LE SOL

— l’azote et une partie du soufre et du phosphore sont stockés à l’état organique et leur disponibilité pour les plantes dépend de l’activité biologique ;

— le potassium, les autres cations basiques et les oligoéléments sont adsorbés sur le complexe argilohumique et sont soumis aux lois de l’échange cationique ; c’est ainsi qu’ils deviennent disponibles pour les plantes. Certains engrais minéraux retenus par le sol, notamment le phosphore et le potassium, augmentent la fertilité chaque fois que leur application contribue à créer une réserve dans le sol. L’azote assimilable n’augmente pas la fertilité du sol ; il ne fait qu’augmenter le rendement de la production végétale.

11.1.2 DISPONIBILITÉ DES ÉLÉMENTS NUTRITIFS La fertilisation ne produit pas toujours les mêmes résultats. Contrairement à la croyance populaire, l’addition des fertilisants ne garantit pas automatiquement une augmentation de la récolte. Plusieurs autres conditions inhérentes au sol et à la relation sol-plante peuvent inhiber l’action des engrais et ainsi favoriser ou défavoriser la disponibilité des éléments nutritifs pour les plantes.

La fertilité des sols Les principales sont le degré d’acidité du sol et sa teneur en humus. Mais il faut aussi considérer la structure du sol, sa richesse ainsi que le végétal en culture.

A. Acidité du sol On sait que l’acidification prolongée d’un sol entraîne des transformations irréversibles, auxquelles ne sauraient remédier les chaulages. Aussi est-il de la plus grande importance de surveiller le pH d’un sol. Mais il pH 4,0

4,5 très acide

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

modérément légèrement légèrement modérément acide alcalin acide alcalin

9,5

très alcalin

281

faut savoir que, même si on parle souvent d’un pH optimal pour telle ou telle plante, en fait, le pH ne répond pas à une exigence physiologique de la plante. C’est l’action du pH sur les propriétés physiques et chimiques du sol qui crée un milieu plus favorable à l’alimentation minérale et à la croissance de la plante. D’ailleurs, les plantes s’accommodent le plus souvent d’un écart de pH atteignant une unité. On constate que la plupart des plantes se développent très bien dans un sol à pH 6,5, si on analyse les différents écarts de pH optimal pour chaque espèce. Bref, le pH du sol intervient principalement sur la disponibilité des minéraux pour les plantes et sur l’activité des micro-organismes du sol (figure 11.1).

B. Teneur en matière organique du sol

CHAMPIGNONS

BACTÉRIES ET ACTINOBACTÉRIES

AZOTE AMMONIACAL AZOTE NITRIQUE ALUMINIUM

ALUMINIUM PHOSPHORE POTASSIUM

MANGANÈSE

CALCIUM

On sait que la diminution progressive du taux de l’humus stable, faute de renouvellement par des apports de matières organiques suffisants, conduit à une baisse progressive de la fertilité. Or, les engrais contribuent à l’augmentation de la matière organique, et cette dernière favorise à son tour l’efficacité des engrais. Une bonne fertilisation stimule la croissance des plantes qui augmentent les déchets de culture. La décomposition de ces déchets améliore la structure du sol, laquelle favorise la disponibilité des éléments nutritifs dont tirent partie les micro-organismes qui, par leur activité accrue, contribuent à la solubilisation des composés peu solubles. Le cycle est alors complet. La teneur en matière organique est donc de première importance. En effet, on a prouvé que les apports organiques permettent une meilleure efficacité des engrais minéraux. Par contre, il est inexact de prétendre qu’on peut maintenir la fertilité d’un sol cultivé par le seul emploi d’apports organiques ou d’engrais chimiques.

MAGNÉSIUM SOUFRE FER ZINC ET COBALT

C. Structure adéquate du sol

CUIVRE BORE MOLYBDÈNE

FIGURE 11.1 Disponibilité des éléments en relation avec le pH du sol

Les engrais agissent d’autant mieux que le sol a une bonne structure. En effet, on soupçonne fortement que l’appauvrissement du sol en éléments fertilisants, que ne sauraient compenser rapidement des additions d’engrais minéraux, est le résultat d’une mauvaise structure.

282

Chapitre 11

Les sols légers à structure ouverte n’adsorbent pas les éléments nutritifs qui s’éliminent alors dans l’eau de drainage. Les sols très lourds, par contre, retiennent les fertilisants mais, comme ils sont souvent très compacts, l’aération insuffisante freine le travail des engrais.

Comme on exprime généralement la teneur des éléments sous leur forme chimique assimilable, la teneur en phosphore se traduit en proportions d’acide phosphorique (P2O5) et la teneur en potassium, en oxyde de potassium ou potasse (K 2 O). Ainsi, un sol fertile montre, à l’analyse, la composition chimique suivante :

D. Richesse du sol Un sol riche est un sol fertile. Il y a des sols qui sont naturellement fertiles et d’autres qui sont pauvres. Certains sols peuvent manquer d’un ou de quelques éléments, mais il est facile de corriger ces petits défauts une fois qu’on les a décelés. Les sols pauvres ne répondent pas toujours bien à une fertilisation ; il faut souvent les enrichir auparavant.

— l’azote (N) est à au moins 3 pour 1 000 poids de sol en réserve, à l’état organique ; c’est la matière organique qui est surtout importante ; — l’acide phosphorique (P2O5) est à au moins 0,3 à 0,4 pour 1 000 poids de sol ; — le potassium (K2O) est à au moins 0,2 à 0,3 pour 1 000 poids de sol.

TABLEAU 11.1 Besoins en N, en P2O5 et en K2O de quelques plantes cultivées Éléments majeurs

Besoins très élevés

Besoins élevés

Besoins moyens

Besoins faibles

Azote (N)

asperge chou-fleur laitue

aubergine brocoli chou tardif concombre gazon oignon pomme de terre tomate

maïs orge rutabaga

haricot luzerne soja trèfle

Phosphore (P2O5)

asperge chou hâtif chou-fleur céleri laitue pomme de terre

aubergine brocoli carotte chou de Bruxelles chou tardif concombre luzerne oignon rutabaga tomate

fraise haricot maïs pois poivron soja trèfle

avoine fléole (mil) seigle

Potassium (K2O)

asperge brocoli chou hâtif chou-fleur céleri laitue

aubergine chou de Bruxelles chou tardif carotte concombre luzerne oignon poivron pomme de terre tomate

avoine haricot maïs rutabaga soja trèfle

avoine fraise seigle

La fertilité des sols

La fertilisation des sols doit varier selon les plantes qui y sont cultivées. Certaines plantes sont souvent très exigeantes en un ou deux éléments nutritifs ; d’autres le sont très peu ou ne répondent pas bien à la fertilisation. Les principales plantes cultivées et leurs besoins en éléments majeurs sont résumés dans le tableau 11.1.

11.1.3 ÉVOLUTION DE LA FERTILITÉ DANS LES SOLS On sait que les principales causes de la diminution graduelle de la fertilité des sols sont l’acidification et l’accumulation de substances toxiques. Or, ces deux conditions défavorables ne dépendent pas seulement des pratiques culturales. Par exemple, les toxines qui s’accumulent proviennent le plus souvent des plantes elles-mêmes et elles fatiguent le sol. Toutefois, l’évolution de la fertilité d’un sol repose aussi sur des pratiques de fertilisation. La discontinuation prolongée de la fertilisation produit un effet dépressif qui, après quelques années, stabilise le rendement à un niveau très faible. L’effet dépressif le plus marqué provient en premier lieu du manque d’azote dans le sol, suivi, dans le temps, du manque de P2O5 et de K2O. Depuis plusieurs dizaines d’années, on observe dans un bon nombre de stations expérimentales agricoles, aux États-Unis et en Europe, le comportement et l’évolution de la fertilité des sols soumis à différentes techniques culturales. Les résultats de ces expériences à long terme peuvent se résumer de la façon suivante : — même dans les sols naturellement très fertiles, les rendements diminuent régulièrement en l’absence de fertilisation et d’amendement ; ces sols cultivés finissent par s’épuiser ; — sans apport d’engrais dans les sols, le prélèvement annuel des récoltes épuise les réserves de phosphore, d’azote et d’autres éléments, et leur teneur en matière organique baisse rapidement ;

— la rotation des cultures améliore la fertilité d’un sol, alors que si, année après année, on ne cultive dans ce sol que du maïs, celle-ci se détériore ; — les fumures organiques, calcaires et phosphatées ajoutées aux sols dont les rendements sont à la baisse contribuent à améliorer graduellement les rendements de ces sols ; — enfin, la présence du trèfle et de la luzerne dans la rotation des cultures améliore la fertilité des sols.

11.2 LOIS DE LA FERTILISATION Des lois ont été énoncées pour expliquer le comportement des éléments nutritifs dans l’alimentation minérale des plantes. Ce sont les lois de la restitution, des avances, des rendements décroissants et du minimum (figure 11.2). Il existe une cinquième loi, corollaire de la loi du minimum, la loi de l’interaction.

Loi de la restitution Les éléments nutritifs prélevés doivent être remplacés. Loi des avances Des réserves d'éléments nutritifs doivent être assurées. Loi des rendements décroissants L'augmentation du rendement diminue avec chaque nouvelle fertilisation.

entrées sorties

entrées

sorties

Rendement

E. Variété de la plante cultivée

283

Quantité de fertilisants

Loi de l'interaction Tous les éléments nutritifs agissent les uns sur les autres en synergie ou en concurrence. Loi du minimum L'élément nutritif au minimum dicte la disponibilité des autres.

K+ + H

K Ca

B N

Mg++ Ca++

FIGURE 11.2 Lois de la fertilisation. Source : Adaptation d’un schéma de Roger Ménard, agronome, Cégep d’Alma.

284

Chapitre 11

11.2.1 LOI DE LA RESTITUTION Pour maintenir la fertilité d’un sol, il faut y remplacer les éléments nutritifs prélevés par les cultures. C’est la loi de la restitution. L’analyse chimique de la récolte renseigne sur les quantités des éléments fertilisants qui sont nécessaires pour produire un rendement donné des différentes cultures. Mais la restitution basée sur cette analyse précise n’est pas suffisante. D’une part, la connaissance globale des éléments prélevés ne renseigne ni sur les besoins particuliers aux différents stades de croissance des plantes ni sur la composition chimique des éléments à restituer (équilibre des éléments). D’autre part, l’analyse chimique ne permet pas de tenir compte des pertes par lessivage et de la diminution de la matière organique, dont la qualité peut être modifiée lors du remplacement. Il faut donc en tenir compte d’une façon ou d’une autre.

11.2.2 LOI DES AVANCES L’un des buts de la fertilisation est de corriger les défauts du sol, c’est-à-dire d’équilibrer les éléments nutritifs dans la solution du sol. Mais pour assurer de bonnes récoltes, la fertilisation doit en outre mettre certains engrais en réserve dans le sol. C’est ce qu’on appelle la loi des avances. Il faut compter des années et même des générations pour obtenir, par des fertilisations enrichissantes, un sol d’une très grande fertilité, pouvant donner des rendements remarquables aux points de vue de la quantité et de la stabilité. Les recommandations suggérées pour combler les besoins en éléments nutritifs des différentes cultures dans les grilles de fertilisation du CRAAQ sont conçues de façon à redresser progressivement les sols pauvres en phosphore.

11.2.3 LOI DES RENDEMENTS DÉCROISSANTS La loi des rendements décroissants décrit le fait que les augmentations de rendements sont de plus en plus faibles au fur et à mesure de l’augmentation des doses

d’engrais. Elle est aussi appelée loi des rendements non proportionnels ou des excédents moins que proportionnels.

A. Rendement maximal Pour mieux comprendre le mécanisme de la loi des rendements décroissants, observons le comportement d’une culture quelconque dans des conditions précises. Supposons une culture à laquelle on donne un engrais complet, soit au début une application de 300 kg/ha. Les rendements augmentent rapidement, mais par la suite, cette augmentation diminue progressivement à chaque application d’engrais supplémentaire de 300 kg/ha. L’augmentation des rendements n’est donc pas proportionnelle aux quantités d’engrais apportées au sol. Si l’on continue d’ajouter de l’engrais au sol, il arrivera un moment où le rendement plafonnera. Cela signifie qu’à ce moment-là une dose supplémentaire d’engrais ne fait plus augmenter le rendement ; au contraire, elle provoque sa diminution progressive, en plus de devenir un risque pour l’environnement. Les rendements augmentent donc de moins en moins avec chaque dose égale d’engrais apportée au sol, jusqu’à ce qu’ils n’augmentent plus du tout malgré une nouvelle addition d’engrais. À ce rendement maximal correspond donc la dose optimale d’engrais au-delà de laquelle les rendements, pour une quantité supplémentaire d’engrais donnée, commencent à diminuer. Dans le cas du phosphore, du potassium et du magnésium, la diminution du rendement ne se fait sentir que bien au-delà des doses couramment employées. Le plus souvent, un faible excès d’engrais au-delà de la dose optimale provoque une chute de rendement et éventuellement un problème de toxicité. C’est le cas de l’azote et plus particulièrement du bore qui, en excès, sont toxiques pour les plantes. Les plantes présentent alors des symptômes de maladie traduisant un déséquilibre dans leur fonctionnement.

La fertilité des sols B. Rendement maximal économique Le rendement maximal est en fait théorique ; même si on peut en représenter le concept, il n’est pas possible de le calculer. Le rendement auquel il faut viser est le rendement maximal économique. Celui-ci est variable et toujours atteint quand le supplément de dépense en engrais n’est plus compensé par le supplément de revenu à attendre de l’excédent de récolte. Le principe est simple : il s’agit de mieux répartir ses coûts de production, car il faut savoir que ces derniers représentent toujours au moins 80 % des dépenses d’un rendement moyen. Dans le cas du maïs-grain, par exemple, une augmentation d’une tonne à l’hectare peut diminuer le coût de production à la tonne de quelque 7 ou 8 %. Mieux encore, il peut en coûter seulement quelque 15 % de plus pour doubler un rendement faible. Oublions les prix qui sont variables ; il reste que l’on peut affirmer que tout rendement supplémentaire à un rendement moyen est atteint avec une minime augmentation des coûts de production. Il faut donc voir à augmenter le tonnage par unité de surface afin de mieux répartir les coûts de production : c’est là que se trouve la rentabilité. Il n’y a d’ailleurs pas d’autres solutions pour maintenir ou augmenter les profits. Il ne suffit pas d’augmenter l’apport d’engrais minéral pour accroître les rendements, même si c’est souvent le cas sous les climats tempérés, ou encore dans une culture de légumes friands d’azote ; encore faut-il que l’excédent de rendement génère des profits. De plus, on le sait, la répétition annuelle de cette pratique détériore, à moyen terme, la structure du sol, sans compter que ces excès d’engrais polluent l’environnement, le plus souvent à cause du jeu des facteurs limitants qui font obstacle à leur utilisation. Le plus souvent riches en azote, ces surplus d’engrais azotés n’améliorent pas la fertilité, cette aptitude d’un sol à produire régulièrement une bonne récolte. Par contre, l’azote est l’élément nutritif qui contribue le plus à l’accroissement du rendement, à la condition que les autres facteurs de croissance soient à leur maximum, d’où l’importance de modifier favorablement tous les facteurs qui bonifient le potentiel du sol.

285

Ajoutons qu’il est possible de réduire les coûts de production par une meilleure utilisation des ressources disponibles à la ferme et d’augmenter les rendements, donc les profits, tout en protégeant l’environnement.

C. Connaissance précise du sol De plus, une connaissance approfondie des sols, c’est-àdire de leur richesse et de leurs points faibles, et des besoins des sols sont essentiels afin d’évaluer la formule des éléments nutritifs et le taux d’application nécessaires à l’obtention d’un rendement optimal. Dans le même ordre d’idée, il est aussi important de connaître le cycle des éléments nutritifs et leur comportement dans le sol selon leur origine organique ou minérale, et d’établir la combinaison idéale selon les cultures projetées. L’analyse d’échantillons représentatifs est la seule façon d’évaluer correctement la teneur des éléments nutritifs dans le sol et dans les amendements organiques (fumiers, boues d’égoût et autres). Il est à retenir que les résultats imprécis d’analyses sont presque toujours attribuables à des échantillons non représentatifs. Aussi, il convient de respecter les directives à la lettre lors de la prise et de la préparation des échantillons de sol, de lisiers et de fumiers solides. Il importe aussi de suivre les recommandations d’utilisation : époque et taux d’application, réduction des pertes et de la pollution par une incorporation rapide au sol, etc. Enfin, l’installation sur la ferme d’une parcelle d’expérimentation de hauts rendements est un moyen très efficace de mettre en pratique les connaissances acquises pour exploiter tout le potentiel du sol et des cultures. Il faut au départ se fixer des objectifs de rendements réalistes mais toujours plus élevés que la moyenne des rendements de la région. Une fois l’expérience acquise, il est possible, avec l’accord de l’agronome, de dépasser les recommandations d’engrais par une méthode de calcul acceptée pour établir les besoins supplémentaires d’engrais, dans le cas d’une recherche de rendement supplémentaire. La préparation du plan agroenvironnemental de fertilisation (section 12.5), seul ou avec l’agronome, est sans doute une occasion propice pour décider de l’installa-

286

Chapitre 11

tion d’une parcelle de haut rendement. Il ne faut pas seulement penser à ajouter davantage d’engrais minéraux. Au contraire, il faut discuter ou décider de la façon de réduire les coûts de production sans nuire aux rendements, d’utiliser plus efficacement les ressources disponibles et de s’y pendre pour supprimer les facteurs limitatifs de croisssance. C’est certainement un bon moment pour commencer une réflexion sur des améliorations qui exigent des investissements importants, après des discussions sérieuses portant sur les avantages et les impacts sur des cultures. Il convient aussi, après la prise de décision, d’établir un ordre de priorité. Ces améliorations peuvent s’appliquer à la parcelle désignée de haut rendement ou à toute la ferme.

D. Amélioration du potentiel du sol Une fois connue le potentiel des sols, c’est-à-dire leur fertilité naturelle, il est toujours possible de l’améliorer en agissant favorablement sur les nombreux autres facteurs de fertilité ; il faut ausi tenir compte des propriétés, de l’égouttement, de la variété cultivée et des pratiques culturales. Évidemment, certaines cultures requièrent au départ un sol dont le potentiel n’est pas trop limité ; un sol trop peu profond par exemple, est sans espoir pour les cultures exigeantes. Viser à accroître rapidement la fertilité d’un sol, c’est croire à la possibilité d’une augmentation prompte substantielle et durable des rendements ; or, l’expérience démontre qu’il s’agit plutôt d’un travail lent et progressif qui s’étale sur plusieurs années, par suite de l’action du producteur sur les facteurs modifiables de fertilité et qui se mesurent par des rendements maximums économiques. La réalisation des conditions optimales de nutrition et de croissance des cultures dépend des choix à faire entre les facteurs modifiables (eau dans le sol, pH, teneur en humus, etc.) et ceux que l’on accepte comme contrainte, mais surtout des techniques disponibles et appliquées pour modifier les facteurs limitants. Ces techniques ne s’appliquent pas toutes en même temps : on doit les prioriser et les satisfaire dans l’ordre d’importance. Il

faut d’abord s’assurer que le besoin du premier existe et, si c’est le cas, corriger la situation avant d’améliorer le suivant. Voyons dans l’ordre les interventions à faire pour améliorer la fertilité du sol : le drainage, les amendements calciques et organiques, l’accroissement de la teneur en éléments minéraux, la rotation raisonnée des cultures, l’irrigation, le choix de la date et de la densité des semis, la destruction des mauvaises herbes, la lutte contre les parasites, le choix et la qualité des semences et des variétés, et les opérations culturales. D’autres pratiques sont également de nature à améliorer encore davantage la fertilité. Par exemple, il importe de choisir la meilleure combinaison d’engrais minéral et organique, en tenant compte de la particularité du phosphore et de l’absorption des éléments nutritifs par l’espèce et la variété cultivées. Le choix doit considérer les particularités du métabolisme de la plante, notamment le fractionnement et mise à la disposition de l’azote au moment le plus opportun. Bien sûr, il faut également suivre les recommandations d’engrais minéraux basées sur les analyses de sols et leur distribution le plus uniformément possible dans le sol.

E. Amélioration des pratiques culturales Améliorer le rendement peut conduire à remettre en question des manières de faire déterminantes pour l’entreprise agricole. On peut notamment repenser l’utilisation et l’aménagement des parcelles. Faudrait-il redécouper plus avantageusement la ferme ? Ne serait-il pas préférable de ne plus cultiver telle colline érodée, d’y planter des arbres ou d’y cultiver du foin à la place ? Quelle serait la meilleure décision définitive concernant telle zone humide ? Un brise-vent est-il souhaitable ? Que faire pour éliminer la variation d’une ancienne clôture, d’un ancien fossé ou d’un ancien chemin de ferme ? Devraiton cultiver une parcelle accidentée en contre-pente ? L’agriculture vit de grands changements depuis bientôt une génération, aussi est-il normal de se poser des questions plus fondamentales sur le travail du sol.

La fertilité des sols On pourrait aussi étudier la possibilité d’installer une rotation de cultures ou encore améliorer celle que l’on pratique ; on pourrait opter pour le semis direct ou pour la culture sur billons (paragraphe 7.3.8 B). Certaines décisions sont plus difficiles à prendre, car elles auront un impact à long terme sur le rendement maximal économique. C’est le cas, par exemple, de l’installation d’un système de drainage souterrain et d’irrigation. C’est le cas aussi pour la décision de se diriger vers culture biologique ou sans intrant chimique. Des choix de cette importance exigent un temps de réflexion, l’avis d’experts et surtout de producteurs qui ont déjà fait le virage. Quoiqu’il en soit, peu importe les améliorations, il existe des recommandations et des pratiques culturales qui ont fait leurs preuves et qu’il est inconcevable de ne pas mettre en application dans une agriculture moderne très compétitive.

11.2.4 LOI DU MINIMUM La loi du minimum exprime le fait que les facteurs sont limitatifs. Parmi les facteurs déterminant le rendement, celui qui est au minimum impose sa règle et empêche les autres facteurs d’augmenter le rendement même si ces derniers sont à leur maximum. Cette loi, qui s’applique à la croissance en général, révèle que tous les facteurs de croissance, internes et externes, sont interdépendants, qu’ils agissent en interaction et que, par conséquent, ils peuvent être limitatifs. La loi du minimum est donc une conséquence de la loi de l’interaction des facteurs de croissance. On décèle les facteurs limitants par les analyses de sols, les diagnostics foliaires et les observations aux champs. La correction d’un premier facteur limitant (souvent l’azote) fera apparaître un deuxième facteur limitant (souvent le phosphore) qu’il faut identifier et corriger, et ainsi de suite. Les analyses chimiques et l’expérience des spécialistes sont de précieux guides dans la détermination des facteurs limitatifs.

287

11.2.5 LOI DE L’INTERACTION Tous les facteurs de croissance agissent ensemble et exercent une action les uns sur les autres, d’où le jeu de l’interaction. L’action des divers éléments fertilisants sur le rendement des cultures est soumise à la loi du minimum. On peut donc dire qu’il y a interaction des facteurs de croissance chaque fois que l’effet global que produit l’action réciproque de deux ou de plusieurs facteurs est différent de la somme des effets que produit chacun d’eux pris séparément. L’interaction est dite positive si l’effet global obtenu est supérieur à la somme des effets obtenus séparément. Cela s’explique du fait que l’effet d’un ou de plusieurs facteurs agissant en interaction est renforcé par un ou plusieurs autres. Lorsque cela se produit, on dit qu’il y a synergie. Dans le cas contraire, on dit que l’interaction est négative, parce qu’il y a antagonisme (concurrence) des facteurs conjugués. Voici un exemple tiré du quotidien qui vise à mieux faire comprendre le principe de l’interaction. Trois personnes sont chargées d’exécuter un travail. La première (premier facteur) peut soulever un poids de 50 kg ; la deuxième (deuxième facteur), un poids de 55 kg ; et la troisième (troisième facteur), un poids de 60 kg, ce qui fait un total de 165 kg, qui représente la somme des effets obtenus séparément. Si les trois personnes ensemble peuvent soulever un poids supérieur à 165 kg, par exemple de 175 kg, sous l’effet des facteurs conjugués supérieur à la somme des effets obtenus séparément, leur interaction est positive : on dit qu’il y a coopération ou synergie. Si, au contraire, une personne se trouve à nuire aux deux autres et qu’elles ne peuvent soulever à elles trois que 150 kg, leur interaction est négative : on dit alors qu’il y a concurrence ou antagonisme. Il arrive parfois que l’interaction positive entre certains éléments chimiques soit tout à fait inattendue. C’est le cas de l’azote et de certains herbicides, notamment du groupe des antigraminées, dans la culture du blé. Des essais répétés ont montré que l’effet de l’azote seul sur l’augmentation des rendements est en moyenne de 52,2 % et que celui de l’herbicide seul est en moyenne

288

Chapitre 11

de 35,8 % ; par contre, l’effet de l’azote et de l’herbicide combinés, sur l’augmentation des rendements, est en moyenne de 106,7 %. La somme de ces deux éléments pris séparément n’est que de 88 % ; on constate donc que leur interaction est positive et supérieure de 18,7 % dans la culture du blé.

A. Interaction et disponibilité des fertilisants Des expériences ont prouvé que, dans un sol pauvre en substances nutritives, l’addition de magnésium n’a que peu d’effet positif sur la croissance des plantes, même si l’on en ajoute beaucoup. Par contre, dans un sol riche en substances nutritives mais pauvre en magnésium, l’addition de cet élément augmente considérablement la croissance des plantes d’autant plus que le sol est riche, et cela, proportionnellement à la concentration du magnésium ajouté (il y a, cependant, une limite). La réaction se fait également dans l’autre sens. En effet, quand on ajoute un peu de magnésium à un sol pauvre, la croissance augmente légèrement, puis demeure constante, même si l’on en ajoute encore. Cependant, si après cette dernière addition on enrichit la solution nutritive du sol (sans le magnésium), la croissance augmente rapidement jusqu’à ce que le magnésium limite de nouveau l’action des autres substances nutritives. Une nouvelle addition de magnésium repart la croissance jusqu’à ce que les autres substances nutritives deviennent insuffisantes, limitant à leur tour l’action du magnésium. Ce processus continue tant que le point de saturation n’est pas atteint. Le facteur dont l’insuffisance limite l’action des autres facteurs devient le facteur limitatif ou facteur au minimum.

facteur augmente, à l’intérieur d’une certaine limite, avec le niveau des autres facteurs, et ce d’autant plus que le niveau des facteurs non limitatifs oscille autour de leur concentration optimale respective. C’est ainsi que l’insuffisance de phosphore soluble (P2O5) dans un sol entrave l’action de l’azote (N); le P2O5 étant au minimum, la plante ne réagit pas à une application d’azote. Par contre, lorsque le sol contient une concentration optimale de P2O5, un supplément d’azote favorise nettement la croissance du végétal. Un sol très riche en phosphore soluble gêne l’absorption du potassium (K2O), du zinc (Zn), du fer (Fe) et du cuivre (Cu), et cette condition est souvent la cause d’une carence en zinc si le sol en contient déjà peu. Ce même sol très riche en phosphore favorise toutefois l’assimilation du magnésium (Mg) par la plante. Il en est de même pour le magnésium et le potassium : un excès de potassium assimilable entraîne une carence en magnésium, et vice versa ; on remédie à ces carences par une addition de MgO, dans le premier cas, et de K2O, dans le second cas. Inversement, une insuffisance de magnésium limite l’action du potassium : dans un sol pauvre en MgO, il faut d’abord ajouter du MgO avant d’appliquer du K2O ; dans ce même sol pauvre en magnésium, une application de calcium diminuera l’absorption du MgO. Il faut savoir aussi que toute augmentation de calcium et de magnésium solubles entrave l’assimilation du K2O. D’autre part, un sol très riche en potassium soluble (K2O) favorise l’absorption du P2O5, mais gêne celle du bore (B).

D’autres expériences sur la croissance des végétaux ont montré que l’effet global de plusieurs facteurs agissant simultanément représente plus que la somme des effets de chacun obtenus séparément.

On sait qu’un excès d’azote ammoniacal (N–NH4) gêne l’absorption du bore, du potassium, du calcium et du magnésium si ces éléments ne sont pas présents en grandes quantités. Cette situation encourage les maladies, et la récolte perd alors de sa valeur alimentaire. Par contre, la même quantité d’azote sous forme de nitrate (N–NO3) favorise l’absorption de ces mêmes éléments. Enfin, le N–NH4 favorise l’assimilation du P2O5.

On en déduit que, pour une quantité donnée, un élément favorise d’autant plus la croissance que les autres substances nutritives se rapprochent de leur concentration optimale. C’est donc dire que l’action de chaque

Un sol dont le pH est inférieur à 4,5 présente généralement une carence en calcium ; en pareil cas, du moins dans les sols minéraux riches en argile, on observe aussi un excès d’aluminium. La présence de ce

La fertilité des sols dernier élément entrave considérablement l’entrée du calcium dans la plante ; de plus, il réagit avec le P2O5 et le rend insoluble, par conséquent non assimilable par les plantes. L’azote de l’humus, sous forme assimilable, provient de la minéralisation progressive des composés azotés contenus dans la matière organique. Il est lentement libéré par le processus qui a lieu lors de la décomposition de cette dernière. Quant à l’azote des engrais chimiques, il est immédiatement disponible pour les plantes lorsqu’il est sous forme nitrique (nitrates) ou rapidement converti en nitrates lorsqu’il est sous forme ammoniacale (urée). Aussi, pour qu’un sol naturellement fertile puisse fournir tout l’azote nécessaire au développement des plantes au moment où ces dernières en requièrent le plus, il doit être tel qu’il en fournira un excès à d’autres moments, tout au moins pour une certaine catégorie de plantes. D’autre part, les sols très bien pourvus en matière organique se réchauffent lentement au printemps, ce qui retarde l’activité microbienne essentielle au processus de la minéralisation. Il semble que les réserves azotées du sol ont toujours besoin d’un complément d’engrais minéral ; cela est vrai au point qu’il faudrait cesser de réduire automatiquement la dose d’azote après une application de fumier. L’azote provenant de la matière organique n’alimente pas les plantes de la même manière que l’azote apporté par les engrais minéraux.

B. Équilibre des fertilisants Étant donné les lois qui régissent l’action des éléments fertilisants, il faut que les engrais produisent un équilibre entre les divers éléments nutritifs du sol pour jouer pleinement leur rôle. On sait désormais que le seul fait de relever le niveau d’un élément qui est au minimum augmente l’action des autres éléments quand ces derniers ne sont pas au minimum. On connaît certains équilibres favorables entre différents éléments. Sauf pour les plantes friandes d’azote, le rapport de 1 N pour de 3 à 4 P2O5 semble idéal. De même, l’équilibre 1–4–2 entre l’azote, le phosphore et le

289

potassium (N–P2O5–K2O) convient favorablement aux sols moyennement riches en K2O ; le 1–4–4 convient mieux aux sols pauvres en K2O. Dans la planification d’un programme de haute fertilisation, il faut aussi tenir compte de l’équilibre entre le magnésium, le calcium et le potassium, si l’on vise un pH neutre ou légèrement alcalin, par exemple pour la culture de la luzerne. Il faut se rappeler qu’un sol riche en calcium gêne l’absorption du magnésium et du potassium. Un rapport Ca/Mg faible, signifiant une abondance de magnésium, rend également difficile l’absorption du potassium par les plantes ; dans ce cas, il est nécessaire d’ajouter du potassium au sol. On doit viser à obtenir un rapport de 2 K pour 1 Mg. De plus, un sol indiquant un pH de 7 à 7,2 voit son bore, son cuivre, son fer, son manganèse et son zinc passer à 90 % sous forme insoluble, donc non assimilable par les plantes ; lorsqu’il atteint un pH de 8, l’insolubilité de ces éléments est presque totale. Il faut savoir aussi que plusieurs éléments ont un effet résiduel, c’est-à-dire qu’ils s’accumulent avec les applications. C’est le cas du phosphore, du potassium, du zinc et du cuivre. S’il est important d’avoir des réserves, il faut se rappeler que les excès sont souvent tout aussi dommageables que les carences ; le cas du phosphore est réglementé. Enfin, il faut bien savoir que l’équilibre entre les minéraux est constamment menacé par le délavage ou lessivage du sol et par les plantes qui puisent dans ses réserves. Aussi est-il nécessaire de prévenir un déséquilibre en pratiquant une rotation des cultures et de le corriger par des apports périodiques d’engrais à formules équilibrantes et d’amendements de calcium, de magnésium et de matière organique. Le tableau 11.2 est un résumé des principaux antagonismes et des principales synergies qui affectent l’assimilation ou la disponibilité des éléments minéraux dans le sol. Rappelons que, dans un sol riche, un élément fertilisant est favorisé quand les autres éléments sont près de leur concentration optimale.

290

Chapitre 11

TABLEAU 11.2 Principales interactions affectant l’assimilation ou la disponibilité des éléments minéraux dans le sol Interactions

Disponibilité des éléments minéraux

Principaux antagonismes Excès de N–NH3 –––––––––––––– Retarde l’assimilation du bore, du potassium, du calcium et du magnésium, surtout si leur teneur dans le sol est faible Grande richesse en K2O –––––––– Occasionne une carence en bore Excès de K2O ––––––––––––––––– Peut occasionner une carence en magnésium, parfois en calcium Excès de MgO ––––––––––––––––– Occasionne une carence en potassium, parfois en calcium Excès de Ca –––––––––––––––––– Provoque une carence en magnésium, si le sol est pauvre en MgO, en potassium et en phosphore Grande richesse en P2O5 –––––– Peut entraîner une carence en potassium, en zinc, en fer, en cuivre et parfois en calcium Grande pauvreté en P2O5 –––––– Provoque une carence en azote pH < 4,5 ––––––––––––––––––––– Peut entraîner une carence en calcium pH < 5,6 ––––––––––––––––––––– Déclenche la précipitation du P2O5 en présence d’aluminium Principales synergies Excès de N – NO3 ––––––––––––– Favorise l’assimilation du bore, du potassium, du calcium, du magnésium et du phosphore Grande richesse en K2O –––––– Favorise l’assimilation du phosphore Grande richesse en P2O5 –––––– Favorise l’assimilation du magnésium et du manganèse

11.3 ÉVALUATION DE LA FERTILITÉ Les réserves nutritives des sols, qui sont à la base de la fertilité, fluctuent constamment. Il importe donc de pouvoir les évaluer afin de les reconstituer avant de mettre le sol en culture. Il n’est toutefois pas facile d’évaluer avec précision et certitude la fertilité d’un sol. On peut faire une vérification régulière du pH, de la structure du sol et de son taux d’humus, car ce sont de bons indices de fertilité. On peut aussi procéder à quelques analyses physiques du sol. Les principales analyses physiques consistent à : — identifier la classe de texture d’un sol, en déterminant par granulométrie les proportions de sable, de limon et d’argile qu’il contient ; — calculer le point de flétrissement, c’est-à-dire la capacité de rétention d’eau du sol et la quantité d’eau utile que ce dernier peut fournir à la plante. Toutefois, pour déterminer avec plus de précision les besoins en éléments nutritifs des sols, il faut recourir à l’analyse chimique du sol et à l’analyse des tissus.

L’analyse chimique renseignera sur la fertilité des sols, et celle des tissus des plantes donnera notamment des indications quant à son évolution. Enfin, l’évaluation de la fertilité peut être déterminée par la connaissance de la capacité d’adsorption du complexe argilohumique qui renseigne sur les réserves immédiatement utilisables du sol. Toutes ces analyses sont expliquées en détail au chapitre 12. Comme les données de ces diverses analyses n’ont de valeur que si les échantillons ont été prélevés de manière rigoureuse, on décrit ici la méthode d’échantillonnage à laquelle il est impératif de se conformer pour obtenir des résultats interprétables.

11.3.1 PLANIFICATION DE L’ÉCHANTILLONNAGE DE SOL Les résultats d’analyses de sol reflètent la composition de l’échantillon ; l’expérience enseigne que les résultats faussés proviennent le plus souvent de prélèvements mal exécutés ou de la préparation inadéquate des échantillons. Voici comment procéder : — à l’aide du plan de ferme, illustrer les endroits à échantillonner et attribuer un numéro permanent à

La fertilité des sols

291

chacun d’eux (champ ou parties de champ), pour pouvoir y référer facilement ;

Voici une bonne manière de procéder à un échantillonnage :

— identifier clairement les sites à être échantillonnés séparément, si désiré ; levées de fossés, zones décapées, pentes, sites antérieurs de dépôts de fumier ou amendements, etc. ;

— on fait de 10 à 15 prélèvements de sol en autant de points différents d’un même champ de 5 à 10 ha s’il est peu variable, en le parcourant en zigzag (figure 11.3) ;

— déterminer, pour chaque champ, le nombre approximatif de prélèvements par échantillon ; — prévoir un seau en plastique propre pour les prélèvements (carottes) ; éviter les seaux en métal à cause du risque de contamination avec les oligoéléments et ceux ayant contenu des produits chimiques ; — se munir d’une pelle propre ou d’une sonde, cette dernière étant plus pratique et plus facile à utiliser pour l’obtention de prélèvements uniformes ; — préparer les contenants et les identifier ; — bien mélanger les prélèvements ou l’échantillon et remplir la boîte destinée au laboratoire. Il est recommandé d’échantillonner lorsque le sol est assez sec pour s’effriter facilement et bien se mélanger. Il ne faut jamais chauffer un échantillon pour le sécher, mais le laisser sécher à l’air libre.

11.3.2 PRÉLÈVEMENT DE L’ÉCHANTILLON Les résultats de l’analyse d’un sol ne sont jamais plus révélateurs que ceux qu’on obtient à partir d’un échantillon de ce sol. À première vue, le prélèvement d’un échantillon de sol consiste en une opération insignifiante ; mais en fait, c’est une opération assez délicate, qui exige des précautions et une certaine application. Si les résultats de l’analyse reflètent ceux de l’échantillon, il est important que ce dernier soit le plus représentatif de la fertilité moyenne de la surface cultivée. Aussi faut-il éviter de faire des prélèvements en bordure des champs, dans les allées de ferme, dans les endroits trop humides ou bas, le long des routes et des fossés, ou près des tas de fumier ou sur les monticules ou les hauteurs (échantillonner séparément si désiré). Enfin, il faut éviter de manipuler le sol à mains nues.

— on peut prélever un seul échantillon dans un champ uniforme de moins de 10 hectares ; — on divise les très grands champs en parties de 10 hectares, même s’ils paraissent uniformes ; — on retire un prélèvement de sol avec une sonde à tube creux de 2 cm de diamètre, jusqu’à une profondeur de 17 à 18 cm ; — ou on tranche, avec une pelle, après avoir creusé un trou jusqu’à 17 ou 18 cm de profondeur, une épaisseur de 1,5 cm la plus uniforme possible, et on découpe une largeur de 2 à 3 cm de cette tranche comme prélèvement. Il faut toujours travailler à la même profondeur et toujours prélever le même volume de sol à chaque endroit. Chaque prélèvement est ensuite débarrassé des déchets de culture et des cailloux, et est déposé dans un seau propre. L’étape suivante consiste à bien mélanger les prélèvements avec une truelle ou, mieux encore, à les transvider plusieurs fois sur une toile propre. Comme il est préférable d’échantillonner un sol sec, on peut laisser sécher les tranches ou carottes humides à l’air libre sur la toile ou sur une feuille de papier pendant quelques heures, à l’abri de la poussière, pour mieux les émietter avant de procéder au mélange. De ce mélange, on prélève l’échantillon qui sera analysé et on en remplit le contenant identifié au numéro du champ d’où provient cet échantillon. On joint à chaque échantillon un feuillet de renseignements sur les antécédents de culture dans ce sol. Quand un champ présente des variations de sol sur d’assez grandes étendues (de 3 à 4 ha), il faut prélever deux échantillons dans des sols de types différents et bien les identifier. Généralement, les sols de types différents sont de couleurs différentes, ce qui permet de les reconnaître assez facilement.

292

Chapitre 11

HAUT DE LA Champ n° 2 PENTE sable E4

Champ n° 1

E1 loam argileux

loam

PENTE loam

BAS DE LA PENTE terre noire

E7 13

loam sableux

PENTE DOUCE

9 2

argile

15 14

argile sableuse

13 11 10 7

Champ n° 3

4 5

Dans le cas des sols en semis direct et en travail réduit, il est sage, aux trois ans, de vérifier séparément le pH et la fertilité dans la couche de surface (0 à 8 cm) et dans la couche inférieure (9 à 18 cm) ; on procède comme précédemment, mais on divise chaque prélèvement en conséquence pour deux analyses séparées. En effet, dans ces sols, en particulier pour la culture répétée de maïs où il y a des applications répétées d’engrais azotés, la couche de surface s’acidifie rapidement et, selon la fertilité déterminée par les analyses distinctes, on peut décider d’un chaulage, d’une fertilisation et de sa localisation.

rangs sont visibles, on fait les prélèvements à 15 cm du rang, toujours à la profondeur de 17 à 18 cm, dans la zone des racines mais en évitant la bande d’engrais ; dans le cas des billons temporaires, il faut faire les prélèvements après le semis mais avant le billonnage.

9 8

Champ n° 4

FIGURE 11.3 Division d’une ferme en vue d’un échantillonnage. On suppose une ferme divisée en 4 champs d’environ 10 ha chacun, dans lesquels un échantillon (E) serait représentatif de la fertilisation. Les champs 1, 3 et 4 ont deux divisions échantillonnées et le champ n° 2 en a 3.

Notons qu’il ne faut jamais mélanger un sol sableux avec un sol argileux, ni un sol sableux ou argileux avec une terre noire, ni un sol mal drainé au bas d’une pente avec un sol au sommet d’une pente, sauf si les variations de sol se trouvent sur de très petites étendues. En somme, un échantillon doit provenir d’une surface relativement uniforme. Dans les champs en culture sarclée ou ayant reçu une fertilisation en bandes, ou dans les sols en travail réduit, en semis direct ou en culture sur billons, lorsque les

Dans le cas de l’établissement d’une plante à racines profondes, comme dans un verger ou une luzernière, il faut procéder à un échantillonnage de surface tel qu’on vient de le décrire, puis à un deuxième clairement identifié plus en profondeur, soit entre 20 et 40 cm. Il est important de se renseigner sur le dosage du calcaire du sous-sol pour les cultures à racines profondes. Même s’il semble logique de procéder aux prélèvements d’échantillons du sol en fin de saison (août, parce que les engrais sont utilisés), il vaut mieux le faire au début de l’été, en mai ou juin, et de préférence toujours à la même période. On s’assure ainsi d’obtenir les résultats d’analyse à temps pour l’application de la chaux et des engrais du printemps suivant, sans avoir à retarder les labours. On doit toutefois éviter de faire des échantillonnages pendant les quelques jours qui suivent des précipitations importantes et au cours des trois semaines qui suivent une application d’engrais ou d’amendement. Chaque fois qu’on identifie un problème de production ou de carence dans la culture, mieux vaut s’appuyer sur une analyse pour connaître la cause de ce problème et y remédier. En complément des symptômes visuels, on prend un échantillon dans la zone affectée et un autre, le témoin, dans le même champ, sans le problème.

La fertilité des sols Il est, cependant, préférable de faire analyser le sol de serre après chaque récolte et chaque fois qu’il y a un problème de salinité ou de carence. Indépendamment des PAEF, il est profitable de tenir un dossier facile à consulter pour chacun des champs ; pour que ce dossier soit utile, efficace et pratique, on doit consigner les mêmes données et renseignements chaque année afin de pouvoir les comparer aisément et suivre leur évolution. La compilation sous forme de tableaux est à considérer ainsi que le choix des données suivantes : les résultats d’analyse du sol, les recommandations, la culture, les dates de semis, les rendements, les interventions (maladies, irrigation ou durée de sécheresse, application d’engrais en bande, etc.), et tous autres détails pertinents. Lorsqu’on procède à des analyses à des intervalles réguliers — ce qui devrait être le cas dans une agriculture où il y a peu de place pour l’amateurisme —, les résultats consignés permettent de suivre les changements progressifs dans chacun des champs. Aussi est-il recommandé de comparer les résultats dès la réception du rapport d’analyse : une divergence marquée de la tendance des résultats antérieurs dans un champ doit ête jugée suspecte, sinon anormale. Erreur d’échantillonnage ou erreur du laboratoire, tout est possible ; il faut contacter aussitôt le laboratoire pour qu’il procède à une autre analyse de l’échantillon ou d’un nouvel échantillon, selon l’entente. Voici les principaux points à surveiller quant à l’échantillonnage des sols, qui se fait de préférence en sol sec : — il faut prélever des échantillons représentatifs suivant la méthode d’analyse décrite ; — il faut faire un échantillon pour chaque type de sol différent dans un champ ; — il faut prélever un échantillon sur chacune des parties de champ qui a reçu un engrais différent ; — il faut faire un échantillon de sol pour chaque partie du champ où la croissance des plantes est différente ; — il faut effectuer les prélèvements de sol de préférence en mai ou juin ;

293

— il faut numéroter les échantillons selon le plan de la ferme d’où ils proviennent ; — il faut mettre chaque échantillon, séché à l’air libre, dans une boîte spécialement conçue à cet effet (que l’on peut se procurer dans les bureaux agricoles) et bien le numéroter pour éviter toute confusion ; — il faut remplir la feuille de renseignements fournie par le laboratoire ou l’agronome auquel on s’est adressé.

11.3.3 ÉCHANTILLONNAGE DE SOL GÉORÉFÉRENCÉ La gestion des intrants et les pratiques culturales s’effectuent de plus en plus sur des parcelles. Ce nouveau concept de zones divise le champ selon ses propriétés pédologiques et son potentiel de production. Les décisions, les diagnostics et les stratégies d’intervention s’étayent ainsi, et de plus en plus, sur des références spatiales. La télédétection est un outil qui permet de déceler un problème de croissance imperceptible à l’œil nu ou mal défini, de le cerner pour faciliter le diagnostic précis, et surtout d’y apporter un correctif ou local ou à la seule dimension de son importance. Cet outil acquiert en premier lieu les données d’un problème variable, répété ici et là dans une parcelle, par exemple la variation de l’acidité du sol. Cette précision offre la possibilité de corriger à la fois chaque problème par un traitement individuel précis et tous les problèmes de même nature dans une seule opération. Il est donc possible de localiser les sites d’échantillonnage d’un champ à l’aide d’un instrument de géopositionnement par satellite (GPS). Il s’agit d’un appareil de navigation par satellite en liaison radio avec un réseau de 24 satellites géostationnaires en orbite autour de la Terre. À partir de la réception du signal, le GPS calcule sa propre position, qu’il enregistre en permanence. On peut porter l’appareil sur soi ou le fixer sur un véhicule. Les coordonnées recueillies permettent de retrouver un point précis dans le champ, mais elles servent aussi dans de nombreuses autres applications. On procède à un quadrillage du champ d’un demi à un

294

Chapitre 11

hectare, selon la variation du champ, dont les centres de chacun des carrés sont géoréférencés par le GPS ; on prélève un échantillon par carré, composé d’une carotte, au centre, et de 8 à 10 autres tout autour, à quelques dizaines de mètres. Le logiciel de localisation facilite la tâche en divisant le champ en carrés égaux et en permettant de situer le point central de chacun. Après analyse des échantillons, les données sont enregistrées dans le module informatique de la cartographie pour produire la carte de fertilité pour un élément à la fois, ou pour le pH, qui montre en couleur des plans affichant les échelles de fertilité à travers le champ. À partir de cette carte, il reste à déterminer si les retombées de la correction seront positives ou non. Une fois que la décision de procéder est prise, l’agronome prépare une carte de prescription à partir de la carte de fertilité, c’est-à-dire une recommandation de l’élément nutritif ou de chaux pour chaque carré, basée sur les résultats d’analyses. Ces données sont transmises à un contrôleur, en liaison avec le GPS, monté sur un épandeur à débit variable qui distribue à chaque carré la quantité de produit prescrite. Évidemment, avec ce système, on supprime ou atténue les variations de fertilité ou d’acidité, avec économie, tout en réduisant les risques de pollution. En effet, cette façon de procéder est bien différente de la seule application basée sur la fertilité moyenne du champ, avec des zones riches surfertilisées et des zones pauvres, sous fertilisées. Cette technologie sophistiquée de la fertilisation variable ne produit pas toujours une amélioration des rendements ; en effet, même si la technique est précise et détecte bien les variations des éléments fertilisants (d’ailleurs facilement visibles sur les cartes de fertilité), la teneur des éléments nutritifs n’est pas toujours en cause. Dans ce cas, le problème est ailleurs ; le coupable est souvent un drainage inefficace, et ce, pour de multiples raisons, telles qu’une mauvaise conception, une défectuosité ou la variation même du sol, un sol à textures ou encore à structures différentes. La fiabilité des cartes de variation n’est pas non plus sans faiblesse, notamment dans la détermination de la variation des oligo-éléments dont la variabilité dans le

champ est très grande. Le problème se présente aussi pour le phosphore que se fixe dans le premier décimètre de sol dans un sol récemment nivelé. L’utilisation de ce système de précision est maintenant une pratique courante pour le chaulage au Québec. On utilise aussi de plus en plus les cartes de rendement.

11.4 FERTILISATION ET AGRICULTURE DURABLE Le milieu agricole québécois est de plus en plus conscient du problème de la dégradation des sols et de la pollution de l’environnement par les engrais chimiques, plus spécifiquement par l’azote et le phosphore, et par les engrais de ferme, notamment les lisiers de porc qui contiennent aussi de l’azote et du phosphore. Aussi n’est-il pas étonnant que l’on cherche dorénavant à obtenir, pour les sols agricoles, un degré de fertilité de moyen à riche capable à la fois de produire des rendements acceptables et de protéger l’environnement. C’est dans cet esprit que le ministère de l’Agriculture (MAPAQ) promulgue son Règlement sur la réduction de la pollution d’origine agricole (RRPOA) dont le premier objectif, qui est celui de l’agriculture durable, est de limiter la fertilisation des sols en fonction d’un équilibre entre les besoins prévisibles des cultures et du sol et les substances nutritives apportées par les fertilisants de toute nature. Cela implique au départ une incitation à l’utilisation maximale des matières organiques utiles disponibles et à la pratique de la rotation des cultures, éventuellement de rendre la rotation obligatoire.

11.4.1 AGRICULTURE INTENSIVE ET ENVIRONNEMENT La Loi sur la protection du territoire et des activités agricoles (LPTAA) et le RRPOA protègent le droit aux producteurs de produire, et celui des citoyens à un environnement sain. Cette solution québécoise place pour la première fois le monde agricole sous la surveillance du monde environnemental. En contrepartie, les agriculteurs jouissent, entre autres, d’une immunité relative contre les inconvénients liés aux activités agricoles en

La fertilité des sols

295

zones vertes, et on met en place plusieurs mécanismes novateurs pour protéger le droit de produire. En retour, ils doivent respecter les nouvelles contraintes du RRPOA. Ce dernier vise certaines activités agricoles polluantes par la mise en place de restrictions et d’interdictions en plus de l’obligation de l’obtention de certificats assortis de normes strictes pour la construction des installations agricoles et pour l’exploitation d’une entreprise agricole.

en matière organique résiste mieux aux pertes d’engrais minéraux et que ces derniers sont mieux utilisés que dans un sol dégradé.

Les agriculteurs doivent aussi respecter la réglementation concernant l’utilisation et la disposition des engrais de fermes et la production d’un plan agroenvironnemental de fertilisation (PAEF). Pour ce faire, toute la complexité des interactions dans les sols doit être prise en compte, qu’il s’agisse des causes de dégradation de la structure des sols les plus risqués, telles l’érosion hydrique et éolienne, de la teneur en matière organique ou des pratiques agricoles.

On sait maintenant que le rendement maximal est rarement le rendement le plus rentable et que le taux le plus rentable d’un apport d’engrais est celui qui donne un rendement un peu moindre que le rendement maximal ; le rendement optimal est celui qui protège le mieux l’environnement tout en assurant le rendement le plus rentable.

Pour ce qui est de la pollution de l’eau et la dégradation des sols qu’engendrent l’agriculture intensive et la monoculture, le bon sens et la clairvoyance ne laissent pas de doute sur l’attitude à adopter : corriger et améliorer une agriculture qui possède le secret recherché depuis des milliers d’années du renouvellement universel de la fertilité des sols cultivés plutôt que de tout refuser pour une solution explorée dans le passé avec ses rendements inférieurs. En effet, l’agriculture moderne a fait la preuve de son potentiel malgré les actions abusives posées dans l’enthousiasme des premiers résultats spectaculaires. Il ne faut pas croire que les professionnels de l’agriculture ont renié les vertus de la matière organique, mais il était facile pour les promoteurs de l’utilisation des engrais minéraux, vu les résultats obtenus, de convaincre les agriculteurs de négliger la matière organique et la rotation pour leur produit fertilisant. Puis on a constaté les problèmes causés par cette négligence, problèmes amplifiés par l’emploi exagéré des engrais ; il faut compter au moins 20 ans et même davantage dans les sols au départ riches en matière organique pour voir les signes de dégradation des sols ainsi traités. On sait aujourd’hui qu’un sol bien pourvu

Déjà, le virage vers l’agriculture durable, qui insiste sur l’importance des bienfaits de la matière organique, donne des résultats notables et change les mentalités pour une utilisation rationnelle des engrais minéraux et de ferme ainsi que des pesticides.

Il ne faut pas tomber dans l’excès contraire et vouloir satisfaire tous les besoins culturaux à partir exclusivement de sources organiques ; il y a des risques de déséquilibre dans les éléments nutritifs, soit le blocage d’absorption de certains éléments et la toxicité de certains autres. D’autres risques sont accrus, comme celui de la présence de nitrites, de la fonte des semis et de pollution des eaux par les fumiers et les biosolides. De plus, les sols organiques très riches en matière organique sont très lents à réchauffer au printemps, peu recommandés pour la culture des pommes de terre à cause des maladies reliées à une trop grande rétention d’eau, et peu favorables à la culture des céréales à paille (excès d’azote, risque de verse). Enfin, une des difficultés avec les engrais organiques est celle de l’épandage uniforme de ces grandes quantités de produits grossiers, qui est une condition essentielle à une fertilité uniforme.

11.4.2 RECOMMANDATIONS EN FERTILISATION Les points les plus délicats sont l’interprétation des résultats d’analyse de sol, les recommandations d’interventions qui doivent tenir compte des analyses mais aussi de l’histoire du champ que l’on veut fertiliser et, enfin, la préparation du plan environnemental de fertilisation (PAEF) imposé par le RRPOA.