Effets de la texture du sol et de la fumure azotée sur la lixiviation de l'azote

Tableau 1. Caractéristiques des sols de l'essai «types de sols» en lysimètres.

Critères

Provenances des sols

Prangins Eysins Bonvillars Changins

Type de sol Léger Moyen sableux Moyen silteux Lourd

Argile (°/O) 13 19

39

18 30

44

Silt (°/O) 19 44

Sable (°/O) 68 42

1,9 8,1

38 2,6

26 3,2 7,8 Matière organique (%) 2,1

pH (H2O) 8,1 8,1

000

~.~ —.=.=

_... Station fédérale de recherches en production végétale

a~ -

-= = -- de Changins

Directeur: André Stéubli

Effets de la texture du sol et de la fumure azotée sur la lixiviation de l'azote

Résultats d'un essai en lysim êtres

r

.I.-P. RYSER et J.-P. PITTET, Station fédérale de recherches en prodctctron végétale de Changifls, CH-1260 Nyon

a# E-mail: jean-pierre.ryser@rac.admin.ch Tél. (+41) 22 36 34 444.

Résumé

Le drainage de l'azote a été mesuré dans des cases lysimétriques à la Station fédérale de Changins. Nos mesures ont permis de démontrer l'influence de la texture du sol sur la lixiviation de l'azote par les eaux de drainage. Ainsi, les pertes ont été plus élevées dans les sols léger et lourd que dans ceux qualifiés de moyen sableux et moyen silteux.

En ce qui concerne les pertes d'azote liées à la fumure des cultures, notre essai montre que, comme l'azote contenu dans les engrais de ferme (fumier de bovins) est moins bien valorisé par les cultures que l'azote sous forme minérale, les pertes par lixiviation sont plus importantes.

Introduction

L'azote minéral contenu dans le sol et celui qu'on apporte sous forme d'en- grais minéral ou organique peuvent étre lixiviés par les eaux de drainage et en- richir ainsi les nappes phréatiques en nitrates. Depuis de nombreuses années, des essais sont conduits à la Station fé- dérale de recherches en production vé- gétale de Changins (RAC), afin d'ap- précier les effets du sol et de la fumure sur la valorisation de l'azote par les cul- tures et sur les pertes par drainage (RY-

SER et PITTET, 1993, 1999 et 2000), car une gestion optimale de l'azote est un des objectifs importants d'une agricul- ture respectueuse de l'environnement.

Matériel et méthodes

De 1985 a 1998, des plantes de grandes cultures ont été cultivées en rotation dans des cases lysimétriques de 4M3 (2 x 2 m de largeur sur 1 ni de profondeur).

Quatre sols de texture différente ont été

choisis, représentant a la fois les sols de la moraine lémanique, ceux du pied du Jura ainsi que ceux de la Suisse romande (tabl. 1).

La rotation des cultures est maïs d'en- silage, blé d'automne, engrais vert, pomme de terre, blé d'automne et en- grais vert (tabl. 2). Une irrigation est effectuée pour assurer la levée et le maintien des cultures. Les apports d'eau sont réalisés par goutte-à-goutte et les doses sont adaptées afin de ne pas en- gendrer de drainage.

La fertilisation comprend deux varian- tes sans répétition: une fumure exclusi- vement minérale et l'autre à base de fu- mier pour le maïs et la pomme de terre.

La quantité de fumier de bovins apportée correspond à une fumure de 200 kg/ha d'azote total; dans le plan de fumure, seuls 40% ont été comptabilisés, soit 80 kg/ha d'azote assimilable. Les nor- mes de fumure pour les grandes cul- tures et les herbages sont respectées. Si nécessaire, l'apport organique est com- plété par un engrais minéral. Après la

Revue suisse Agric. 34 (5): 217-220. 2002 117

Tableau 2. Périodes de contrôle des lysimetres de Changins.

Facteur de correction pour la pluviométrie au sol: 1, 1682.

Culture Période Irrigation

(mm)

Pluviométrie (mm)

Maïs d'ensilage 06.05.85 - 15.10.85 15 475

Blé d'automne 16.10.85 - 07.09.86 77 1001

Moutarde' 08.09.86 - 01.05.87 5 606

Pomme de terre 02.05.87 - 21.10.87 8 715

Blé d'automne 22.10.87 - 16.08.88 128 975

Moutarde' 17.08.88 - 12.04.89 8 774

Ma'r's d'ensilage 13.04.89 - 03.10.89 243 262

Blé d'automne 04.10.89 - 09.08.90 190 1014

Moutarde' 10.08.90 - 08.04.91 8 598

Pomme de terre 09.04.91 - 02.10.91 28 442

Blé d'automne 03.10.91 - 04.08.92 174 997

Moutarde' 05.08.92 - 03.11.92 10 818

Maïs d'ensilage 03.05.93 - 23.09.93 316 630

Blé d'automne 24.09.93 - 26.10.94 125 1650

Moutarde' 27.10.94 - 12.04.95 0 834

Pomme de terre 13.04.95 - 27.09.95 129 594

Blé d'automne 28.09.95 - 11.07.96 264 771

Moutarde' 12.07.96 - 24.03.97 0 746

Maïs d'ensilage 25.03.97 - 11.10.97 239 729

Blé d'automne 12.10.97 - 16.07.98 206 741

Total 2173 15 372

'Engrais vert non récolté.

~ Co 140 - c ~

❑ Minerai ■ Fumier

&Z~ ~ ~ 1 20 .~ N

«5 ~ 100 -

N

c.

N ~ 60

Co CD _

~ _c ~ 40

0 0 â

~ ~ Co 20

~ 0 w~ 0

Léger Moyen Moyen Lourd sableux silteux

Fig. 1. Exportation de N par la biomasse récoltée.

récolte du blé d'automne, un engrais vert (moutarde) est semé pour occuper le sol jusqu'à la mise en place de la culture suivante.

Résultats et discussion Influence du type de sol

La quantité d'azote contenue dans la biomasse récoltée dépend plus du type de sol que de la forme d'engrais appli- qués (fig. 1). Le sol lourd de Changins engendre les plus fortes exportations d'azote par la biomasse récoltée. Les résultats sur le drainage de l'eau et sur les pertes d'azote par lixiviation sont présentés dans la figure 2. Mis à part le sol lourd de Changins qui perd moins d'eau par drainage, l'influence des sols sur la quantité d'eau drainée est faible (fig. 2). Cet effet a déjà été mis en évi- dence par NIEVERGELT (1997). Une ana- lyse plus détaillée montre qu'il y a une relation étroite entre le taux de matière organique du sol et la quantité totale d'azote drainé pour le sol léger (Pran- gins), moyen sableux (Eysins) et lourd (Changins) (fig. 3). Le sol moyen sil- teux de Bonvillars se comporte diffé- remment: il draine moins d'azote par rapport à son taux de matière organique.

Il y a donc un ou plusieurs autres facteurs d'influence qui déterminent le drainage d'azote dans ce type de sol. L'hypothè- se la plus plausible est qu'il s'agit d'un sol silteux peu graveleux dont les ca- ractéristiques physiques peuvent frei- ner la minéralisation de la matière or- ganique. Si le sol de Bonvillars est in- tégré dans le schéma de corrélation, le coefficient R' régresse de manière im- portante (0,33). Bien que le nombre de points soit faible, nous nous permet- tons cette démarche, car elle confirme les observations faites en cours d'essai.

140

a~ 120 El Minéral ■ Fumier - c c

100--

0 - - - - -

E

so - - -

-- - -

c

i 40 - - -

"0

7

> 20

60

- - - - - - - -

0 Léger Mo. sableux Mo. silteux Lourd Léger Mo. sableux Mo. silteux Lourd

Eau drainée Azote drainé

Fig. 2. Influence du type de sol et du mode de fumure sur le drainage (eau et azote), valeurs exprimées en % de la moyenne.

Influence de la forme des engrais

Les résultats de la figure 2 montrent que les pertes par drainage sont plus importantes dans la variante de fumure organique (fumier de bovins) que dans la variante minérale. Elles sont d'autre part plus élevées avec les sols lourd et léger qu'avec les sols moyen sableux et moyen silteux.

La variante de fumure organique a fait légèrement augmenter le taux de matière organique du sol par rapport à la va- riante purement minérale (tabl. 3). Cette 218

1 -- _° ^{-- -°}

°

=OOI~43x+0

Y ~ ~ ^,5831 R2'~ = 0,8352'

200 250 300 350 400 450 500 550 600 N total drainé (kg/ha) de 1985 à 1998

Fier. 3. Relation azote total drainé et matière organique du sol en %, sans le sol silteux (carrés)

Tableau 3. Evolution du taux de matière organique des sols de 1982 à 1998.

Critères Texture des sols et teneurs en matière organique en 1982 Léger Moyen sableux Moyen silteux Lourd Variante de fumure Minéral Fumier Minéral Fumier Minéral Fumier Minéral Fumier Teneurs en MO (%) en 1982 2,1 1,9 2,6 3,2

1

Teneurs en MO (%) en 1998 2,1 2,6 2,0 2,3 2,6 3,0 2,8 3,1 3,5

3 2,5

~ 2 _~ g 1,5

1 0,5

0

600

400 - - - - -

200 - - - - - - -- --

0

_r_ -200 - - Cu - - -

CD

`" -400 Z

Léger

-600 - ---- - Moyen silteux -

00 Moyen sableux

-800 - - -

-1000 - - - -

-1200 p Minéral ■ Fumier - -- -

-1400 Lourd

matière organique générée par le fu- mier peut stocker l'équivalent d'envi- ron 130 kg/ha d'azote par 0,1 % de ma- tière organique, pour une densité de sol de 1,3, une couche de terre travaillée de 20 cm et une teneur de 5% d'azote dans la matière organique du sol.

A partir du bilan de l'azote sur toute la période expérimentale, on constate que l'azote du sol diminue dans la variante de fumure minérale, en particulier dans le cas du sol lourd de Changins (fig. 4).

Pour les variantes recevant du fumier, le bilan est positif pour les sols léger (Prangins), moyen sableux (Eysins) et moyen silteux (Bonvillars) et négatif pour le sol lourd de Changins.

La matière organique des sols évolue de 1982 à 1998 avec une certaine logique en rapport avec le bilan de l' azote.

En ce qui concerne les pertes d'azote par les eaux de drainage, on retrouve clairement l'influence du type de sol ainsi que celle de la forme de l'engrais azoté (tabl. 4). On remarque que c'est le sol léger qui reçoit régulièrement du fumier qui draine la plus grande quan- tité d'eau. Les plus grandes quantités d'azote drainé sont enregistrées avec le sol lourd qui reçoit du fumier. Ces re- marques sont valables pour toutes les cultures, à l'exception de la moutarde utilisée comme engrais vert. Les sols moyens sableux et silteux montrent les mêmes relations en ce qui concerne l'eau et l'azote drainés.

a Fig. 4. Bilan de l'azote entrées-sorties (total de 1985 à 1998).

Tableau 4. Influence du type de sol, de la fumure et de la culture sur la quantité d'eau drainée et les pertes en azote.

Critères Type de sol Léger Moyen sableux Moyen silteux Lourd

Culture Minéral Fumier Minéral Fumier Minéral Fumier Minéral Fumier Eau drainée (I/m2) Blé d'automne de maïs 571 554 507 563 533 506 462 532

Blé d'automne de pomme de terre Maïs d'ensilage

Pomme de terre Moutarde

424 466 408 438 443 416 388 423 572 341 231 203

187 377

604 259 593 179 553 159 123 384 135 369 154

370

334

274 315 256 236 294

N drainé (kg/ha) Blé d'automne de maïs 25,1 48,1

36,5 24,0 48,2 18,2 29,0 40,9 51,1 65,5 Blé d'automne de pomme de terre 60,7 37,0 41 74 46,0 54,4 62,8

Maïs d'ensilage 19,4 64,4 34,3

10,9 6,3

64,1 31,6 5,3

9,0 50,4 14,7 75,0 45,1 7,5

Pomme de terre 19,5 10,5

2,7 35,6

4,7

10,6

Moutarde 5,2 777 3,2 6,0

219

Summary

Soil texture and nitrogen fertilisation effects on nitrogen leaching. Results of a lysimeter assay

Nitrogen leaching has been measured in the Changins lysimeters. We demonstrate the importance of soil texture on the drainage losses: these have been higher in the sandy soil and in the clay soil, than in the sandy loam and the silty loam.

Nitrogen losses were also related to the type of fertilisation: the nitrogen originating from solid farmyard manure (cattle) was used less efficiently by crops than nitrogen from mineral fertiliser and resulted into higher leaching losses.

Key words: soil texture, nitrogen leaching, solid farmyard manure, mineral nitrogen fertilisation, lysimeters assay.

Zusammenfassung

Einfluss von Bodenart und Stickstoffdüngung auf die Nitratauswaschung im Ackerbau. Lys imeterversuchsresultate

In Lysimeterversuchen des Forschungsanstalt Changins wurde die Nitratauswaschung bestimmt. Die Messungen zeigten einen entscheidenden Einfluss der Bodenart auf die Nitratverlagerung durch das Sickerwasser. Die Verluste waren in leichten und schwe- ren Bijden h6her als in sandigen oder schluffigen mittelschweren B6den.

Bezüglich den auf die Düngung zurückzuführenden Verlusten zeigten die Versuche, dass die Ausnutzung des Stickstoffs in Hofdüngern durch die Pflanzen (N-Effizienz) — im Vergleich zu Mineraldüngern — geringer ist. Dadurch führte der Einsatz von Hof- düngern zu erh6hter Nitratauswaschung.

Riassunto

Effetti della tessitura del suolo e della concimazione azotata sul dilavamento dell'azoto. Risultati di un esperimento in lisimetri

Presso la Stazione federale di Changins è stato misurato il dilavamento dell'azoto nei lisimetri. Le nostre misurazioni hanno permesso di dimostrare l'importanza della tes- situra del terreno sul dilavamento dell'azoto tramite le acque di drenaggio. Le perdite sono state più elevate sul suolo leggero e su quello pesante che su quelli qualificati da mediamente sabbioso e mediamente siltoso.

Per quanto concerne la perdite d'azoto legate alla forma di concimatione delle colture, il nostro esperimento mostra che l' azoto contenuto nei concimi aziendali (letame bo- vino) è valorizzato in modo minore nelle colture rispetto all'azoto apportato sotto forma minerale; ne risultano perciô perdite più importanti per dilavamento.

PFAFF C., 1939. Sickerwasser-Verhiiltnisse in Ly- R~,sER J.-P., PITTET J.-P., 1999. Effets des fumu- simetern bei Zwischerfruchtbau. Forschungs- res organiques sur les cultures et les pertes par dienst, Scoruier-lueft. 7, 60-66. drainage. Revue surisse Agric. 31 (6). 271-276.

RYSER J.-P., PITTET J.-P.. 2000. Influence du sol et de la fumure sur les cultures et le drainage des éléments fertilisants. Revue suisse Ac~i-ic.

32 (4), 159-164.

1pr L,,k 01 l l

~~•' la fumure des grandes cultures eit des herbages

COMMANDE: Station fédérale de Changins, Service Info, CH-1260 Nyon 1, Auch tél. ++41 (22) 363 4151/52, fax ++41 (22) 363 4155.

auf deutsch! E-mail colette.porchat@rac.admin.ch

PRIX EN EUROS (€) = PRIX CHF X 0 ,66

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râle cl'+e Changins, (4Oo~1ri. ,d'attitucle) permettent de tirer les conclusions suivantes pour la pratique:

Ü La texture du sol influence la mi- néralisation de la matière organi- que du sol et, par conséquent, la lixiviation de l'azote par drainage.

U Les pertes d'azote liées à la nature du sol peuvent être classées dans l'ordre croissant suivant:

sol moyen silteux = sol moyen sa- bleux < sol léger < sol lourd.

J La fumure azotée organique appor- tée aux plantes sous forme d'en- grais de ferme (fumier de bovins) entraîne des pertes d'azote par lixiviation beaucoup plus impor- tantes que celles qui sont générées par des engrais minéraux.

❑ Le respect des normes de fumure, le choix judicieux d'une rotation de cultures adaptée à la texture du sol et le maintien d'une couverture végétale pendant l'hiver (culture principale ou engrais vert) sont des mesures permettant de limiter les pertes d'azote dans le sol par lixiviation.

Remerciements

Ce travail a pu étre réalisé grâce à la pré- cieuse collaboration de M. J.-M. Payot et du personnel de laboratoire pouf- les analyses d'eau de drainage et de végé- taux. Nos remerciements vont égale- ment aux personnes de garde, qui ont assuré les relevés des eaux de drainage durant les week-ends et jours fériés.

Bibliographie

NIEVERGFLUJ., 1997. Lysimeter-Ergebnisse. l . April RYSER J.-P.. PITTET J.-P., 1993. Rétention de 1995 bis 31. Mürz 1996. Agiwifor-schun, 4 (2), l'azote du sol par un engrais vert. Revue suisse

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