et d'une fumure azotée sur les teneurs en éléments fertilisants dans le feuillage des engrais verts

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1111111111111111111111111 000

Station fédérale de recherches en production végétale

—= -. =- de Changins

Directeur: André Stâubli http://www.admin.ch/sar/rac

Incidence des conditions hivernales

et d'une fumure azotée sur les teneurs en éléments fertilisants dans le feuillage des engrais verts

J. -P. PITTET et J. -P. RYSER, Station fédérale de recherches en production végétale de Changins, CH-1260 Nyon

0

E-mail: jean-paul.pittet@rac.admin.ch Tel. (+41) 212/36 34 444.

Résumé ^• ^{'• ,ÿ} ^r _l'` ^{;,'~ ,~}^{( -}^. La présence d'une culture d'engrais vert durant l'hiver

a le pouvoir de freiner les pertes en éléments miné- raux par lixiviation. L'état du feuillage de la plante est un facteur décisif pour la restitution des éléments mi- néraux à la culture suivante. Les tissus végétaux sont sensiblement affectés par l'intensité des gels. Le seigle n'est que peu ou pas touché par ce phénomène.

La vesce d'été, malgré la mort de la plante, conserve bien ses éléments minéraux, à part le potassium. La moutarde subit de graves détériorations des cellules au niveau physiologique qui permettent à la pluie et à la neige, par lavage, d'entraîner une fraction importante des éléments nutritifs du végétal (90% pour l'élément K).

L'effet d'une fumure azotée appliquée en automne sur l'engrais vert a été évalué. Celle-ci ne s'avère profitable à aucune des espèces testées; par contre, elle contribue à enrichir les eaux de drainage par lixiviation ainsi que le démontrent nos essais en cases lysimetriques.

Fig. 1. La rigueur des conditions hivernales altère fortement les tis- sus de la moutarde, qui perd une fraction importante de ses éléments

minéraux (photo J.-P. Pittet). D

Introduction

Les sols libérés de leur culture et lais- sés nus subissent les effets des précipi- tations, généralement abondantes en période hivernale. Leur action est parti- culièrement marquée sur la fertilité du sol. Les risques de pertes en éléments fertilisants par lixiviation sont élevés, principalement pour l'azote (STAUFFER et ENGGIST, 1990). L'utilisation d'une culture comme engrais vert contribue à

pallier les effets négatifs d'un sol laissé nu (MAILLARD, 1988). Le comportement des différents engrais verts durant l'hiver est peu connu.

L' expérience rapportée ici étudie le comportement de trois espèces de plantes couramment utilisées comme engrais verts (moutarde, vesce d'été et seigle), dont une moitié a reçu une fumure azo- tée. Elle observe l'incidence de gels sé- vères (PFAMMATTER, 1998) sur la conservation des éléments minéraux dans la

partie aérienne des plantes. L' opportu- nité d'appliquer une fumure azotée à un engrais vert hivernant est examinée (RYSER et al., 1994). La dynamique des éléments du sol est évoquée, mais ce sont surtout les éléments minéraux N, P, K, Ça et Mg de la partie aérienne de la plante qui font l'objet de ce travail. Les aspects physiques et biologiques du sol en relation avec un engrais vert, ainsi que les constituants racinaires (PRATs, 1970) ne sont pas traités ici.

Revue suisse Agric. 31 (5): 235-238, 1999 235

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Matériel et méthodes

Tableau 1. Nombre et importance des gels à partir de -4"C enregistrés a Changins (VD).

Périodes 1994-95 Nombre Valeurs négatives (°C)

01.11 à 07.12 1 4

08.12 à 17.01 22 4; 5; 6; 5; 4; 5; 9; 9; 8; 8; 15; 11; 10; 10; 7; 4; 11; 12;

10; 10; 9; 9 18.01

a

07.03 4 4; 5; 4; 6 Les résultats ont été obtenus à Changins du-

rant l'hiver 1994-1995. Les caractéristiques du sol de la parcelle sont: argile 18%, silt 34%, sable fin 45%, pH 7,5, matière orga- nique (MO) 2,7%, calcaire total 5%, P,05 indice 13, K20 mg% 3,9, Mg mg% 7,3.

L'analyse de la teneur du sol en Nmin le 22 février 1995, sous une culture de moutarde, révèle une réserve azotée de 53 kg/ha, soit 21,7 kg pour la couche de 0 à 30 cm, 18,6 kg (30-60 cm) et 12,7 kg (60-90 cm).

Trois espèces d'engrais verts ont été com- parées

a

trois reprises sur leurs réserves en éléments nutritifs durant la période hivernale en suivant les conditions climatiques de la saison. La moitié de la parcelle a reçu une fumure azotée après la levée des cultures, soit 30 kg/ha. Sur la terre labourée, les semis de moutarde (variété Albatros, 30 kg/ha), de vesce d'été (variété Aneto, 150 kg/ha), de seigle (variété Marder, 160 kg/ha), ont été mis en place le 3 août, en bandes (planches) de 150 cm de largeur (MAILLARD, 1988).

Ces engrais verts s'intercalaient entre un blé de printemps (variété Frisal) et une culture de pommes de terre (variété Nicola).

Le prélèvement de parties aériennes des plantes a été effectué trois fois durant l'hiver, sur les deux procédés: avant les gels (7 décembre), le 17 janvier et le 7 mars.

Chaque prélèvement correspond à une sur- face de 1,5M2. La masse végétale récoltée a été séchée à 65 °C. Les teneurs en élé- ments constitutifs, N-P-K-Ça-Mg, ont été déterminées en laboratoire.

Observations

Les conditions climatiques de l' automne 1994 caractérisées par d'abondantes pluies en septembre et une période tempérée en

octobre ont favorisé la croissance des plantes. Le premier gel de -4 °C, le 7 décembre (tabl. 1), n'a pas eu d'influence sur le végé- tal. Des températures négatives ainsi que plusieurs chutes de neige ont eu lieu avant la date du 17 janvier.

Le 7 décembre, la moutarde avait atteint une hauteur moyenne de 140 cm et son port était érigé. L' effet de la fumure azotée était peu visible, sinon sur le retard de la maturité des feuilles. La vesce présentait un feuillage fourni et couché. La population était égale- ment dense. Le seigle atteignait une hauteur moyenne de 28 cm, sans distinction entre les procédés, avec un port érigé; des feuilles de la base avaient péri. La population était dense.

Le 17 janvier, la moutarde était en partie couchée dans la neige, toutes les feuilles mûres détachées. La vesce formait un tapis dont la base était pourrissante sous la neige, la majorité des feuilles étant tombées. Sur le seigle, le nombre de feuilles mortes à la base avait augmenté.

Le 7 mars, la moutarde était dans un état sem- blable à celui du 17 janvier. La vesce formait une couche de 2-3 cm d'épaisseur, les tiges se séparant facilement des racines. Le seigle avait repris sa croissance et le procédé avec fumure azotée se distinguait visuellement.

Résultats

L'évolution des engrais verts est très différente selon l'espèce semée. Les conditions hivernales modifient fortement l' état des cultures. Les résul- tats d'analyses des éléments contenus dans les végétaux sont exprimés en concentrations et quantités exportées (tabl. 2) et en teneurs relatives en N et K par rapport à l'analyse du 7 décem- bre (fig. 2 et 3).

> Moutarde

La biomasse, très importante au 7 dé- cembre, perd sa partie feuillue en conditions hivernales. En plus de l' augmen- tation de la masse végétale, le procédé avec azote montre aussi une augmenta- tion de la concentration en éléments N et P jusqu'en janvier; cela est probable- ment dû à la conservation prolongée des feuilles. La baisse de la concentration en éléments Ça et Mg, enregistrée Tableau 2. Concentrations, exportations d'éléments minéraux et rendements de matières sèches exprimés à l'ha.

Concentrations

Rendement Exportations

N P K 1 ^Ça Mg N

1 ^P ^K ^Ça ^Mg

Culture Fumure N

(kg/ha) MS

(% MS) (% MS) (% MS) (% MS) (% MS) (kg/ha) (kg/ha) (kg/ha) (kg/ha) (kg/ha)

Récolte du 7 décembre

Vesce

-

^2,99 ^0,35 ^3,06 ^1,50 ^0,110 5390 161,2 18,9 164,9 80,9 5,93

Seigle

-

^2,63 ^0,48 ^1,63 ^0,82 ^0,110 1530 40,2 7,3 24,9 12,5 1,68

Moutarde

-

^1,63 ^0,30 ^1,95 ^2,05 ^0,079 ⁸⁶⁹⁰ ^141,6 26,1 169,5 178,1 6,87

Vesce 30 kg/ha 3,49 0,42 3,07 1,31 0,120 4100 143,1 17,2 125,9 53,7 4,92 Seigle 30 kg/ha 2,87 0,54 1,57 0,88 0,120 1330 38,2 7,2 20,9 11,7 1,60 Moutarde 30 kg/ha 1,61 0,28 2,17 1,95 0,077 9580 154,2 26,8 207,9 186,8 7,38

Récolte du 17 janvier

Vesce

-

^2,88 0,32 1,40 1,86 0,120 3490 100,5 11,2 48,9 64,9 4,19

Seigle

-

^2,91 ^{09 42} 1,35 0,72 0,100 1310 38,1 5,5 17,7 99 4 1,31

Moutarde

-

^1,34 ^0,21 1,55 1971 0,067 8840 118,5 18,6 137,0 151,2 5,92

Vesce 30 kg/ha 3,18 0,38 1,74 1729 0,110 2410 76,6 9,2 41,9 3191 2,65

Seigle 30 kg/ha 2,87 0,44 1,20 0,69 0,098 1390 39,9 611 16,7 9,69 1,36 Moutarde 30 kg/ha 1978 0,26 1,20 1,77 0,069 8750 155,8 22,8 10590 154,9 6,04

Récolte du 7 mars

Vesce

-

^2,32 ^0,25 ^0,31 ^2,23 ^0,170 2040 47,3 5,1 6,3 45,5 3,47

Seigle

-

^2,63 ^0,39 ^1,17 ^1,14 ^0,140 ¹²²⁰ 32,1 4,8 149 3 13,9 1971

Moutarde

-

^0,75 ^0,12 ^0,10 ^0,81 ^0,030 ⁴⁴⁷⁰ 33,5 5,4 4,5 36,2 1,34

Vesce 30 kg/ha 2,29 0,24 0,40 1,57 0,140 1620 3711 3,9 695 2514 29 27

Seigle 30 kg/ha 2,91 0,44 1,52 1917 0,120 1690 49,2 7,4 25,7 19,8 2,03 Moutarde 30 kg/ha 0,77 0,12 0,11 0,86 0,039 4087 31,5 4,9 4,5 35,1 1159

236

(3)

120 ❑ 17 janv.

ci

l

^{a 07 mars}

100 ti

80

° 60

a mi

L 40

~

20--

0

moutarde moutarde vesce vesce + N seigle seigle + N

+N

cultures et procédés

Fig. 2. Evolution de l'azote du feuillage durant l'hiver pour tous les procédés, par rapport aux valeurs enregistrées le 7 décembre.

100

90 ❑ 17 janv.

«v 80 ■ 07 mars

70 0 60

50 i 40 c 30

20 10 0

moutarde moutarde vesce vesce + N seigle seigle + N +N

cultures et procédés

Fig. 3. Evolution du potassium du feuillage durant l'hiver pour tous les procédés, par rapport aux valeurs enregistrées le 7 décembre.

Discussion

le 17 janvier dans les deux procédés, est de 10 à 20%; cette baisse atteint environ 60% le 7 mars pour les éléments N, P, Ça et Mg. Pour l'élément K, la baisse de la concentration au 7 mars dépasse 90%.

> Vesce

La biomasse diminue régulièrement durant l'hiver. L'apport d'azote a une incidence négative sur la masse végétale, effet attendu pour une légumineuse. La baisse de concentration pour les deux procédés dans l'échantillon du 17 janvier est de 10% pour les éléments N et P; elle est de 50% pour l'élément K.

Cette baisse s'accentue au 7 mars dans des proportions de 25 à 40% pour N et P et de 90% pour K, dans les deux pro- cédés. Le procédé sans fumure voit la concentration en éléments Ça et Mg re- monter de 10% au 17 janvier, puis de 50% au 7 mars. Dans le procédé avec azote, cette même concentration accuse une baisse de 10% au 17 janvier, attei- gnant 125% de la référence enregistrée le 7 mars.

> Seigle

La masse végétale augmente sensiblement dans le procédé avec fumure au 7 mars. Dans le procédé sans apport d'azote, la concentration de l'élément N augmente de 10%, tandis qu'elle reste stable pour le procédé avec fumure azotée, au prélèvement du 17 janvier comme à celui du 7 mars. Les teneurs en éléments P et Ça chutent d'environ 15% durant l'hiver, pour chaque pro- cédé. Celles en éléments Ça et Mg aug- mentent d'environ 25% dans le procédé non fertilisé au 7 mars, cette progression étant moins sensible dans le procédé azoté. Le 17 janvier, dans les deux procé- dés, la teneur en K diminue d'environ 20%. Entre le 17 janvier et le 7 mars, cette baisse se poursuit d'environ 10%

dans le procédé non azoté, alors qu'elle s'inverse d'environ 20% dans le pro- cédé azoté sans toutefois atteindre la valeur de la référence à 100%. Pour le seigle, les conditions hivernales n' ont pas eu d'influence sur la concentration en azote et n'ont eu que peu de réper- cussions sur les teneurs en éléments P, Ça et Mg.

La moutarde cultivée comme engrais vert d'hiver a un bon pouvoir d'absorption des éléments résiduels du sol.

Sa capacité à les retenir dépend de l'in- tensité du froid. Les forts gels (-12 °C) font éclater les tissus végétaux, entraî- nant la perte d'éléments constitutifs (KUHLMANN et WEHRMANN, 1984), qui sont lavés et emportés par les pluies et la neige. Ce phénomène se manifeste pour tous les éléments à la fin de l'hiver; il est particulièrement marqué pour l'élément K. La chute des feuilles ne contribue que faiblement à la perte des éléments. Une expérience de quatre années, conduite en cases lysimetriques à Changins (RYSER et PITTET, 1993).)

1 Il démontre en effet qu'une masse végé- tale de moutarde, en l'occurrence d'un poids moyen de matière sèche inférieur de moitié à celui obtenu dans cet essai, peut diminuer les pertes d'azote dans le sol de l'ordre de onze fois par rapport à celles qui sont relevées sous la variante sol nu durant hiver. Toutefois, notons qu'une culture (pommes de terre ou maïs) qui succède à l'engrais vert d'hiver ne bénéficie que de 20% environ de l'azote retenu par la moutarde (RYSER et PITTET, 1993). Le bilan glo- bal d'un autre essai en cases lysimétri- ques (RYSER et PITTET, 1998), conduit à Changins durant dix ans et soumis à un assolement conventionnel, confirme quelques-uns des effets de la moutarde cultivée comme engrais vert en hiver.

Par rapport au sol nu, la quantité d'eau de drainage est réduite de 11 % et cette eau de drainage ne contient plus que 52% d'azote, 92% de Ça et 93% de Mg.

Le potassium est en quantité légèrement supérieure (105,3%); quant à la perte en phosphore, elle est insignifiante (20 g par an/ha).

La vesce d'été utilisée comme engrais vert d'hiver paraît bien convenir pour restituer les éléments nutritifs à la culture suivante, sauf pour le potassium. Il n'y a pas ou peu de phénomènes visi- bles de pertes par lavage des végétaux, sauf pour K. Les éléments N, P, K, Ça et Mg contenus dans les feuilles tom- bées représentent une part mineure des teneurs présentes dans l'ensemble de la plante. Les éléments nutritifs résiduels du sol sont très bien exploités par la plante en automne; ils ont un comportement stable dans les tissus de celle-ci jusqu'à l'enfouissement au printemps.

Toutefois, le potassium fait exception.

La culture de seigle utilisée comme engrais vert d'hiver convient très bien à la restitution des éléments nutritifs à la culture suivante; elle a un fort poten- tiel pour exploiter l'azote résiduel du

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sol. Les autres éléments sont aussi bien exploités; toutefois, le potassium a un effet moins marqué. La plante reste ac- tive durant la période hivernale. Les gels accentuent le transfert d'éléments des feuilles anciennes de la base au profit des parties plus dynamiques de la plante. On n'enregistre que peu ou pas de pertes d'éléments.

Remerciements

KUHLMANN H., WEHRMANN J., 1984. Kali-Dünge- empfehlung auf der Grundlage von 81 K-Dün- gungsversuchen zu Getreide und Zuckerrüben auf Lôssbôden in Südniedersachsen. Pflanzen- ernkhr. Bodenk. 147, 352-353.

MAILLARD A., 1988. Les engrais verts en grandes cultures. Revue suisse Agric. 20 (3), 161-163.

PFAMMATTER W., 1998. Lutte contre le gel par as- persion en arboriculture. Revue suisse Agric.

30 (5), 331-335.

PRATs J., 1970. La fertilisation raisonnée. Minis- tère de l'Agriculture, Paris, 23 p.

RYSER J.-P., PITTET J.-P., 1993. Rétention de l'azote du sol par un engrais vert. Revue suis- se Agric. 25 (5), 299-300.

RYSER J.-P., WALTHER U., Menzi H., 1994. Don- nées de base pour la fumure des grandes cultures et des herbages. Revue suisse Agric. 26 (4), 202, 213.

RYSER J.-P., PITTET J.-P., 1998. Rapports internes.

Station fédérale de Changins, Nyon.

STAUFFER W., ENGGIST A., 1990. Einfluss von Güllenausbringtermin, Kultur und Wiesen- umbruch auf die Nitratauswaschung in einem Lysimeterversuch. Landwirtschaft Schweiz 3 (7), 373-379.

U L'

importance

des

gels est détermi-

nante pour les pertes en éléments fertilisants; les gels sévères font éclater les tissus végétaux de la moutarde, ils font périr la vesce d' été et entraînent une diminution de la biomasse. Ils ont en revanche peu d'influence sur le seigle.

La moutarde se caractérise par une très forte perte de K et une perte marquée de N, P, Ça et Mg dues au ruissellement des pluies sur les cellules éclatées du végétal. La vesce d' été retient bien les éléments mi- néraux constitués, à part le potas-

sium.

Le

seigle a une excellente

aptitude

a

conserver les éléments minéraux constitués.

❑ Une fumure azotée appliquée en automne sur la moutarde ne profite pas à la culture qui lui succédera.

L' azote est pénalisant sur la vesce d'été, qui comme légumineuse West pas favorisée par un apport azoté. Enfin, cet apport n'a pas d'effet prouvé sur le seigle. Dans les trois cas cités, une partie de cet azote, lixivié durant l'hiver, contribuera à enrichir les eaux de drainage.

Nous tenons à remercier ici M. J.-M. ❑ Payot ainsi que son équipe du labora-

toire d'analyses de Sol-Conseil pour leurs prestations.

Bibliographie

Summary

Influence of winter conditions and nitrogen fertilization on nutrients contents evolution in green manure

The presence of a green manure cover during winter reduces leaching losses. The transfer of nutrients from green manure to subsequent crop is better when foliage re- mains in good condition, which is not the case by severe frost events.

Rye manure is little affected by this phenomenon. Vetch manure proved able to conserve its nutrients in spite of plant's death, except for potassium. Tissues and cells of mustard manure are severely altered during winter. A large portion of their nutrients (90% for K) is leached away by rain and snow.

Applying a nitrogen autumn fertilization did not favour any of the tested green ma- nures and greatly contributes to increased leaching losses. This last fact is confirmed by lysimeter assays.

Key words: green manure, leaching, nutrient absorption, nitrogen fertilizer, frost effect.

Zusammenfassung

Einfluss der Winterbedingungen und einer Stickstoff- d0ngung auf den Verlauf der Nâhrstoffgehalte in Gründüngungspflanzen

Die Untersuchungen wurden in einem Versuch wdhrend des Winters 1994-95 durchgeführt. Gründüngungspflanzen k6nnen Nhrstoffverluste durch Auswaschung vermindern. Der physika- lische Zustand der Bluter ist entscheidend fdr die N hrstoff- menge, welche bis zur nüchsten Kultur in den Gründüngungs- pflanzen verbleibt. Die Verdnderungen pflanzlicher Gewebe werden durch die Frostintensitüt entscheidend beeinflusst. Roggen wird durch den Frost kaum verndert. Bei den absterbenden Sommerwicken verbleiben die Ndhrstoffe — mit Ausnahme von Kalium — im toten pflanzlichen Material erhalten. Die Zellen der BlAtter von Gelbsenf werden durch den Frost stark zerstbrt; ein grosser Teil der Ndhrstoffe (90% des Kaliums) wird durch Regen und Schnee aus dem abgestorbenen Material ausgewaschen.

Durch eine mineralische Stickstoffgabe von 30 kg Nlha beim Auflaufen wurde bei kenner der drei geprüften Arten das Wach- stum beeinflusst. Der Dünger-Stickstoff dürfte daher, wie ver- schiedene Lysimeterversuche gezeigt haben, ausgewaschen wor- den sein und das Grundwasser mit Nitrat angereichert haben.

Riassunto

Influsso delle condizioni invernali e di una concimazione azotata sull'evoluzione degli elementi fertiliz- zanti assorbiti nelle foglie di piante utilizzate come sovescio

La presenza di una coltura da sovescio durante l' inverno ha il potere di frenare le perdite di elementi minerali dovute a dilavamento. Lo stato fogliare delle piante è un fattore importante per la restituzione ottimale degli elementi minerali alla coltura seguente. La forza delle gelate modifica sensi- bilmente i tessuti dei vegetali. La segale non viene toccata, o molto poco, da questo fenomeno. Malgrado la morte della pianta, la veccia comune conserva bene i suoi elementi minerali, ad eccezione dell' elemento K.

La senape subisce dei gravi deterioramenti a livello fisiolo- gico delle cellule. La neve e la pioggia, a causa di fenomeni dovuti al lavaggio, asportano una frazione importante di elementi (90% per l'elemento K).

L'effetto di una concimazione azotata applicata in autunno è stato valutato. Essa non risulta vantaggiosa per nessuna delle specie testate; al contrario, essa contribuisce ad arricchire le acque di drenaggio per dilavamento, come Io dimostrano i nostri esperimenti nei lisimetri.

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