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Fertilisation minérale azotée du maïs-grain : doses économiques optimales et pourcentages de recouvrement de l’azote par la plante

Pour le maïs-grain, le Guide de référence en fertilisation du Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ 2010) recommande de façon générale un apport d’azote de 120 à 170 kg/ha selon la zone climatique et la texture du sol. Une étude publiée récemment (Kablan et al. 2017) et menée de 2002 à 2010 dans la région de Saint-Hyacinthe, a conclu qu’on pourrait revoir à la hausse cette recommandation. Un manque d’azote peut occasionner une baisse de rendement, alors qu’un excès représente un risque de contamination de l’air et de l’eau, en plus de représenter une dépense inutile. Ainsi, la sur-fertilisation et la sous-fertilisation peuvent occasionner tous deux des pertes économiques non négligeables.

Afin de poursuivre la réflexion sur la fertilisation azotée du maïs-grain, nous avons analysé les résultats d’une nouvelle série d’essais azotés du maïs menés entre 2011 et 2017 dans les régions de la Montérégie et de Lanaudière avec la collaboration de conseillers de clubs conseils en agro-environnement (CCAE) et du MAPAQ. Ces essais comportaient généralement de quatre à six doses répétées trois à quatre fois selon des dispositifs en blocs complets aléatoires. Les essais devaient comporter une dose d’azote ne dépassant pas 60 kg N/ha au semis dans le démarreur. Aucun fumier ou lisier ne devait avoir été appliqué au cours des deux à trois années précédentes. Tous les semis devaient avoir été réalisés avant le 15 mai de chaque année et les coefficients de variation du rendement en grains devaient être inférieurs à 15%. Au final, le jeu de données ayant servi à notre analyse comportait les résultats de 107 essais. L’effet de l’azote, de même que des composantes linéaires et quadratique de l’azote (P = 0,05) ont été évalués pour chaque essai à l’aide du progiciel SAS. Les doses économiques optimales (DÉO) ont été déterminées selon l’approche proposée par Nyiraneza et al. (2010) en utilisant le modèle de réponse le plus approprié pour chaque essai, soit le linéaire-plateau ou le quadratique-plateau. Le prix de l’azote a été fixé à $1,10/kg et le prix du grain à $200/tonne. Les doses optimales d’azote ont aussi été évaluées selon le contexte de l’efficacité du système cultural de chaque essai tel que proposé par Bock (1984). Pour ce faire, on a utilisé le pourcentage de recouvrement de l’azote (RN) qui est le ratio entre une dose optimale et les exportations d’azote par la récolte à cette dose après correction pour le rendement témoin (dose zéro), calculé comme suit (Bock 1984) :

 

 est le taux prélèvement d’azote (12,9 kg N/tonne selon Tremblay (2018; non publié)) en supposant qu’il est le même pour le témoin et à la dose optimale, R est le rendement, et N est la dose d’azote appliquée (opt = optimal; 0 = témoin sans ajout d’engrais). Le RN de ces essais a été comparé au RN moyen de 37% estimé pour le maïs-grain aux États-Unis (Cassman et al. 2002).

Analyse des résultats
L’azote a eu des effets significatifs sur les rendements en grains dans 85 % des 107 essais réalisés de 2011 à 2017. L’effet de l’azote a été significatif au cours de chacune des années à l’exception de l’année 2016 où il y a eu peu d’effets significatifs de l’azote sur les rendements en grains. Les doses économiques optimales annuelles ont varié de 78 à 207 kg N/ha pour une dose moyenne de 163 kg N/ha. Les rendements moyens obtenus avec cette dose de 163 kg N/ha ont été de 12869 kg/ha, ce qui représente une très bonne productivité du maïs sous les conditions québécoises. La dose la plus faible de 78 kg N/ha correspond à l’année 2016 où les conditions climatiques ont sans doute été favorables à une bonne minéralisation de l’azote par le sol et donc à une plus faible réponse à l’apport d’azote minéral à la culture. Selon une analyse détaillée des données, il y a environ de 30 à 35 % des essais qui ont dépassé la recommandation maximale du CRAAQ qui est de 170 kg N/ha.

Les taux de recouvrement de l’azote par le maïs ont été supérieurs au seuil de 37 % (Cassman et al. 2002) dans 85 % des essais où il y a eu un effet significatif de l’apport d’azote. En se basant sur le seuil de 37 % retrouvé sous des conditions américaines, il y aurait donc une très forte proportion des essais réalisés au Québec au cours des dernières années qui afficherait une efficacité acceptable à récupérer de l’azote apporté à la culture. Ce seuil de 37 % de recouvrement de l’azote nous apparaît toutefois comme un seuil trop faible comme objectif à atteindre. En effet, ce seuil de 37 % signifie que 63 % de l’azote apporté n’est pas récupéré par le maïs. Ces quantités importantes d’azote non récupérées se retrouvent dans l’environnement agricole et augmentent les risques de pertes par lessivage ou par volatilisation de cet azote. Selon nos observations, il serait préférable de viser des systèmes de production qui afficheraient des taux de récupération de l’azote minéral apporté au maïs qui seraient au moins supérieurs au seuil de 50 % ou même de 60 %. Il ne faut toutefois pas oublier que le taux de recouvrement de l’azote peut être évalué au-delà de la marge d’erreur dans les cas où il y a une réponse significative de l’apport en azote. Dans 15 % des essais réalisés dans cette étude, il n’y avait aucune réponse à l’azote.

La dose économique optimale moyenne de 163 ± 59 kg N/ha provenant des 107 essais de la présente étude est comparable à celles obtenues dans d’autres études du genre réalisées au Québec. Nyiraneza et al. (2010) avaient obtenu 171 ± 40 kg N/ha dans le cadre d’une étude regroupant 62 essais réalisés en 2007 et 2008. De leur côté, Kablan et al. (2017) avaient obtenu 175 ± 52 kg N/ha dans le cadre d’une autre étude portant sur 45 essais réalisés de 2002 à 2010. Kablan et al. (2017) ont toutefois utilisé 1.20 $/kg N et 0.23 $/kg grain pour "optimiser" leur dosage de N. Ceci diffère considérablement de 1.75 $/kg N et 0.175 $/kg grain dans Nyiraneza et al. (2010). Les doses économiques optimales moyennes sont donc comparables entre ces trois études et ont varié de 163 à 175 kg N/ha. Les doses économiques optimales se rapprochent donc de la valeur maximale recommandée par le CRAAQ qui est fixée à 170 kg N/ha. Il faut toutefois noter ici l’ampleur des valeurs des écarts-type de ces trois études qui ont varié de 40 à 59 kg N/ha. Les doses économiques optimales dans la présente étude ont en effet varié de 104 à 222 kg N/ha, ce qui englobe les valeurs des deux autres études citées de même que celles recommandées par le CRAAQ. La dynamique de l’azote n’est donc pas une chose simple à comprendre ou à maîtriser. Il n’existe pas de recettes simples, ni de baguettes magiques. Il faudra sans doute recourir à des modèles plus complexes incluant les conditions météorologiques et agro-pédologiques ainsi que des événements critiques à l’aide de nouveaux outils de l’intelligence artificielle.
 
Références citées
Bock, B.R. 1984. Efficient use of nitrogen in cropping systems. Nitrogen in crop production, ed., R.D. Hauck, American Society of Agronomy, Madison, WI, 273-294.
Cassman, K.G., Dobermann, A., et Walters, D.T. 2002. Agroecosystems, nitrogen use efficiency and synthesis, and nitrogen management. Ambio 31, 1332-140. Doi 10.1579/0044-7447-31.2.132
Kablan, L.A., Chabot, V., Mailloux, A., Bouchard, M.E., Fontaine, D. et Bruulsema, T. 2017. Variability in corn yield response to nitrogen fertilizer in Eastern Canada. Agron. J. 109:2231-2242.
Nyiraneza, J., N’Dayegamiye, A., Gasser, M.O., Giroux, M., Grenier, M., Landry, C. et Guertin, S. 2010. Soil and crop parameters related to corn nitrogen response in Eastern Canada. Agron. J. 102:1478-1490.

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Organisation : Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation (MAPAQ) et Université Laval
Collaborateur(s) : Léon-Étienne Parent, Université Laval, Sainte-Foy, Louis Robert, MAPAQ Montérégie, Saint-Hyacinthe et Yvan Faucher, MAPAQ Montérégie, Saint-Hyacinthe
Date de publication : 07 août 2018

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