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Produire plus en fournissant tous les nutriments minéraux en quantités équilibrées

Par Katja Hora, Ph.D. Research Manager Nitrates and Potassium Business Unit – SQM International N.V.

La population mondiale croissante a besoin de plus d’eau. Les changements climatiques projetés dans la région nord-africaine prédisent une pénurie d’eau destinée à la fois à la consommation humaine et à l’usage agricole. Les agriculteurs marocains sont désormais confrontés au défi de répondre à une demande croissante de production alimentaire malgré la pénurie croissante d’eau pour l’irrigation.

La solution à ce défi pourrait bien être recherchée dans l’intensification durable de la production des fruits et légumes : produire plus de kilogrammes par mètre carré. L’intensification peut aller de pair avec le développement de nouvelles pratiques agricoles /de culture visant à utiliser au mieux l’eau et les engrais. Cet exercice demande un juste équilibre. Le défi consiste à réduire l’eau et les engrais sans réduire la production agricole.

Cela ne nécessite pas de nouvelles technologies. De grands progrès peuvent être réalisés au Maroc avec la mise en œuvre d’une technologie qui a déjà été développée dans d’autres pays. L’une des façons d’intensifier la production végétale durable consiste à cultiver des cultures dans des substrats/sans sol (par exemple, des dalles de laine de roche et de tourbe de coco, de la perlite) plutôt que dans le sol. Les maraîchers néerlandais travaillent sur cette solution depuis les années 1970. Aux Pays-Bas, la pénurie d’eau n’était pas la principale motivation à cette époque. Les cycles/plantation répétés de la même culture dans les serres ont entraîné des problèmes d’enracinement causés par des maladies et des nématodes. La réponse était de planter des cultures dans des substrats inertes, ce qui nécessite bien sûr une irrigation précise ainsi qu’une utilisation correcte des engrais. Des scientifiques néerlandais de la nutrition et des sélectionneurs de plantes ont travaillé avec les producteurs pour fournir des variétés de cultures et des programmes de nutrition les mieux adaptés à la production intensive dans des substrats.

La figure 1 montre l’effet spectaculaire sur le rendement des tomates rondes par mètre carré, qui a doublé dans la période 1970-1980 de 20 kg/m2 à plus de 40 kg/m2. Depuis le début du siècle, les serriculteurs aux Pays-Bas se conforment à la réglementation pour empêcher le rejet de solutions de fertirrigation riches en nutriments dans les canaux environnants afin de protéger l’environnement. Dans toutes les serres, désormais 100 % de la solution nutritive qui s’écoule du substrat est collectée et réintroduite dans le substrat avec de l’eau douce et des nutriments provenant des réservoirs d’engrais. De nos jours, avec un rendement moyen de tomates de 65 kg/m2, seuls 4 litres d’eau par kg de tomates sont utilisés. Dans les systèmes à recirculation, l’utilisation d’engrais est également automatiquement réduite. Il est important de contrôler soigneusement tous les éléments nutritifs de la dalle, afin qu’ils soient utilisés le plus efficacement possible par les plantes. Les espèces cultivées sur substrat nécessitent un équilibre parfait de tous les nutriments, pour pousser et produire des fruits de haute qualité.

Figure 1

Une bonne référence des principes de nutrition des plantes des cultures sous serre se trouve dans le livre ‘Nutrient Solutions For Greenhouse Crops (4e édition, 2020)’, développé par des spécialistes néerlandais de la fertirrigation, et disponible en téléchargement gratuit (Lien de téléchargement).

La figure 2 donne un exemple de la composition d’une solution nutritive bien équilibrée pour la tomate, cultivée sur des dalles de substrat de tourbe. Le manuel fournit également la justification qui permet le calcul des quantités d’engrais simples nécessaires pour obtenir cette composition, et des exemples de recettes pour préparer des solutions 100 fois plus concentrées pour un système de réservoirs A et B.

Figure 2

Le manuel répertorie 14 nutriments minéraux : Les éléments bien connus dont les plantes ont besoin en plus grandes quantités : N (azote), P (phosphore), K (potassium), Ca (calcium), Mg (magnésium) et S (soufre), et les micronutriments essentiels nécessaires en petites quantités, Fe (fer), Mn (manganèse), Zn (zinc), B (bore), Cu (cuivre) et Mo (molybdène). Na (sodium) et Cl (chlorure) sont également répertoriés. Ceux-ci sont généralement fournis avec l’eau d’irrigation. Ils peuvent être utilisés par la plante comme nutriments en petites quantités mais sont également nocifs à fortes concentrations

La distinction entre l’#azote nitrique N-NO3 et l’azote ammoniacal N-NH4 est importante. Dans le substrat, plus de N-NO3 doit être donné en proportion de N-NH4. Dans cet exemple, le rapport dans la solution nutritive doit être N-NO3 / N-NH4 = 14,8 à 1,0 (mol à mol). Le bon équilibre est déterminé par le choix de l’engrais azoté. Le nitrate de potassium et le nitrate de calcium sont les sources les plus importantes d’azote nitrique, qui fournissent également du potassium et du calcium. L’azote ammoniacal peut être apporté en faible quantité par le nitrate de calcium, mais aussi par le MAP (Mono ammonium phosphate).

Il est important de respecter la bonne proportion d’azote nitrique par rapport à l’azote ammoniacal pour plusieurs raisons. L’azote nitrique (N-NO3) est la source d’azote préférée de la plante et sera immédiatement transporté des racines aux feuilles, où le nitrate est converti en acides aminés. Étant donné que l’azote nitrique a une charge négative (c’est un anion), les nutriments à charge positive (cations), tels que le potassium, le calcium et le magnésium, seront transportés de manière synergique par la plante avec l’azote nitrique pour maintenir l’équilibre des charges totales de la solution neutre. L’azote ammoniacal (N-NH4) est principalement converti dans les racines après absorption par la plante, puisque l’ammonium a une charge positive, il bloquera de manière antagoniste l’absorption des cations (ions chargés positivement) (Figure 3). L’antagonisme le plus important est celui entre l’ammonium et le calcium. Des niveaux trop élevés d’ammonium dans la solution nutritive augmenteront l’incidence de la carence en calcium dans la tomate, également connue sous le nom de pourriture apicale.

Figure 3

De plus, des niveaux élevés d’ammonium dans la zone racinaire entraîneront un fonctionnement réduit de la pompe racinaire. Ce fonctionnement de la pompe joue un rôle important dans l’absorption d’eau et de nutriments dissous, et leur transport vers les fruits en développement, la nuit. Pendant la journée, l’absorption d’eau est principalement liée à l’évaporation et au refroidissement des feuilles des plantes. Cette eau se déplacera difficilement vers les fruits en développement, en raison de leur surface d’évaporation limitée.

De plus, la plante doit transporter les sucres des feuilles aux racines pour alimenter le processus de conversion de l’azote ammoniacal en ammoniac (NH3) pour produire des acides aminés dans la racine. Des niveaux élevés d’ammoniac sont toxiques pour la racine de la plante. Pour prévenir la toxicité de l’ammoniac dans les racines, une conversion rapide en acides aminés est nécessaire, un processus qui nécessite de l’énergie sous forme de sucres. À des températures plus élevées dans la zone racinaire, la respiration des racines nécessite plus d’énergie, cela peut entraîner une pénurie de l’énergie restante envoyée des feuilles à la racine pour la détoxification de l’ammoniac. Il existe donc un risque d’endommagement des racines causé par un rapport élevé entre l’azote ammoniacal et l’azote nitrique, combiné à une disponibilité limitée des sucres dans les racines, surtout en été, lorsque des températures élevées peuvent être atteintes dans le substrat, la compétition puits-source pour les sucres dans les fruits et les feuilles en développement d’une part, et le fonctionnement des racines d’autre part, peut entraîner une toxicité de l’ammonium si la proportion d’ammonium est trop importante. En même temps, il est avantageux de maintenir une faible quantité d’azote ammoniacal dans la solution nutritive (généralement moins de 7 à 15 % de N total dans la solution nutritive, selon la culture), car la bonne proportion de NO3:NH4, aidera à maintenir un pH stable dans la zone racinaire.

Il existe un certain nombre d’éléments nutritifs bénéfiques pour les plantes qui ne sont pas répertoriés dans ce tableau, mais qui sont reconnus par les phytologues pour la valeur qu’ils peuvent avoir dans la production agricole. La quatrième édition récemment publiée du manuel standard “La nutrition minérale de Marschner des plantes supérieures” énumère six éléments sous l’en-tête des nutriments bénéfiques : sodium (Na), silicium (Si), cobalt (Co), iode (I), sélénium (Se) et l’aluminium (Al). L’ajout le plus récent à cette liste est l’iode (I).

L’iode est bénéfique pour la photosynthèse, la croissance des racines et la résilience de la plante aux changements soudains de température ou de quantité de lumière. De plus, avec suffisamment d’#iode, la plante produit des fruits plus nombreux et de meilleure qualité, même en présence d’un léger stress de salinité causé par trop de sodium et de chlorure dans l’eau d’irrigation. De plus, la présence d’iode en tant que micronutriment dans la solution nutritive peut aider à augmenter l’absorption du calcium par les fruits car elle améliore le fonctionnement du système racinaire et aide ainsi à prévenir la pourriture apicale des tomates et des poivrons. L’iode doit être présent dans la solution nutritive à des concentrations comprises entre 1 et 10 micromole/L. La plupart des eaux d’irrigation contiennent moins de 0,2 micromole/L, et encore moins si l’eau provient d’usines de dessalement.

Le #Sangral®ine K Plus de #SQM contient deux macronutriments végétaux essentiels – le potassium et l’azote nitrique – et l’iode, extraits de la « caliche », d’anciens gisements minéraux. Étant donné que le potassium et l’azote nitrique sont appliqués à des taux d’application bien définis avec la fertirrigation, Sangral®ine K Plus garantit qu’une quantité bien définie d’iode est également appliquée. Cela permet à l’agriculteur de maintenir facilement une concentration efficace et sûre d’iode dans la zone racinaire.

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