Collaboratrices et agronomes au groupe ProConseil: Michelle Breton, Ariane Charbonneau, Camille Dumont, Alexandra Handfield, Laurence Malouin, Marie-Laure Marcotte, Catherine Mercier, Éveline Mousseau et Cécile Tartera.
Des essais de fertilisation azotée du maïs-grain ont été réalisés chez des producteurs du club agro-environnemental ProConseil situé en Montérégie de 2022 à 2025 inclusivement. Quatre parcelles ont été installées côte-à-côte sur 48 sites différents au cours de ces quatre années pour un total de 192 parcelles. La dose d’azote moyenne utilisée par les producteurs dans les 48 essais a été de 200 kg N/ha. Des courbes de réponse à l’azote de type quadratique ont été produites pour chaque essai. Les doses économiques optimales (DÉO) ont été évaluées en utilisant un prix du maïs-grain fixé à 250$ la tonne et un coût de l’azote minéral à 2$ l’unité. À la suite de l’analyse des courbes de réponse, sept essais ont été éliminés dus à l’inconsistance ou à la trop grande variabilité des réponses. À partir des 41 essais jugés valides, la DÉO moyenne a été estimée à 189 kg N/ha.
Description du travail réalisé
Les essais ont débuté en 2022 avec la réalisation de seulement trois essais. Puis, au cours des trois années suivantes, il y a eu quatorze, dix-sept et quatorze essais réalisés respectivement en 2023, 2024 et 2025. Les parcelles avaient de 8 à 36 rangs de large sur une longueur de 300 à 550m pour une superficie totale variant de 2000 à 8000 m2 par parcelle. Quatre parcelles impliquent quatre doses de fertilisation azotée. Il y avait la dose utilisée par le producteur, la dose composée uniquement de l’azote au démarreur appliquée lors du semis, la dose du producteur moins 40 kg N/ha et la dose du producteur plus 40 kg N/ha. L’apport en azote des fumiers a aussi été comptabilisé pour près de la moitié des essais en utilisant les facteurs de conversion du guide de référence en fertilisation du centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec (CRAAQ). Des échantillons de sol ont été recueillis sur chaque site pour déterminer le contenu en matière organique du sol (%) et le pH. Les concentrations en nitrates du sol (ppm) ont été déterminées au semis et aux stades 4 à 6 feuilles et 12 à 15 feuilles.
Les dates de semis moyennes ont été les 9, 14, 15 et 15 mai respectivement pour les années de 2022 à 2025. Le semis le plus tardif a été réalisé le 24 mai en 2023. Les dates de semis des essais correspondent à peu de chose près aux dates de semis optimales connues pour la Montérégie.
Les rendements de maïs ont été évalués à la main dans 26 essais ou à l’aide de capteurs de rendements montés sur la batteuse dans les 22 autres essais. Les superficies pour les parcelles récoltées à la main ont varié de 19 à 38 m2, tandis que pour celles réalisées à la batteuse, elles ont varié de 1400 à 4100 m2. Les rendements en grains ont été rapportés à 14,5% d’humidité. La texture des sols utilisés était variable. Des 46 textures de sol connues, 25 sols correspondaient à des sols de type G1 (sols lourds) et 21 sols correspondaient à des sols de type G2 et G3 (sols légers).
Analyse des résultats obtenus
En mettant sur un graphe les 192 valeurs de rendements obtenues dans les 48 essais en fonction de la dose d’azote appliquée pour chacune et en utilisant une droite de prédiction de type quadratique, il est possible de calculer la dose économique optimale. En utilisant un prix du maïs-grain fixé à 250$ la tonne et un coût de l’azote minéral à 2$ l’unité, la dose économique optimale moyenne aurait été de 225 kg N/ha pour un rendement de 13,1 tonnes à l’hectare. Ce calcul utilise les données de tous les essais qu’ils aient été déclarés acceptables ou non par une quelconque analyse. Les essais ont été réalisés en mettant les quatre doses côte-à-côte sur chaque site sans réaliser de répétitions, ce qui ne permet pas d’utiliser des analyses statistiques afin de vérifier l’acceptabilité ou non de chaque essai.
Afin de déterminer si les résultats d’un essai devaient être conservés, nous avons analysé les courbes de réponse de chaque essai. Des courbes de réponse de type quadratique se sont avérées les meilleures pour prédire les rendements en fonction des doses d’azote, et ce pour la grande majorité des essais. La validité ou non d’un essai était basée sur le coefficient de détermination de la courbe de l’essai (R2) et de la distribution des points autour de la courbe de réponse.
Dans un premier temps, le R2 d’un essai devait être supérieur ou égal à 60% (0,60) pour être acceptable. Par la suite, l’analyse des variations de rendements étaient analysées. Des hausses ou des baisses trop importantes de rendements entre des doses successives d’azote étaient un indice d’une variabilité trop grande de l’essai. L’essai était alors déclaré inacceptable. Dans quelques essais, il y avait peu ou pas de réponses aux doses croissantes d’azote mais il n’y avait pas non plus de variations importantes entre des doses successives d’azote. Ces essais étaient déclarés valides bien que les R2 de ces essais étaient généralement inférieurs à 60%. En utilisant ces critères d’acceptabilité, nous avons obtenu les résultats suivants. Quarante-et-un (41) essais ont été déclarés valides dont sept essais démontrant peu d’effets de l’apport d’azote sur les rendements. Cela représente 85% des essais réalisés. Il n’y a eu que sept essais éliminés sur les 48 essais réalisés, ce qui représente un taux de réussite fort acceptable pour de tels essais. À partir des 41 essais jugés valides, la DÉO moyenne a été estimée à 189 kg N/ha. Les DÉO ont varié de 50 à 316 kg N/ha en tenant toujours compte de l’apport en azote des fumiers. Le rendement moyen a été de 13220 kg/ha et a varié de 7084 à 16245 kg/ha.
Effet annuel
L’effet annuel peut être très important lorsque l’on réalise des essais de fertilisation au champ en agriculture. En effet, les conditions météorologiques observées annuellement peuvent être très variables et influencer plus ou moins fortement la réponse du maïs-grain à la fertilisation azotée. Dans le cadre de nos essais, les moyennes des DÉO annuelles ont été de 171, 175, 182 et 211 kg N/ha respectivement pour les années 2022 à 2025. Notons deux éléments importants de ce constat. La DÉO moyenne de 171 kg N/ha observée en 2022 doit être utilisée avec parcimonie puisqu’il n’y avait que trois essais lors de la première année d’essais au champ. La DÉO observée en 2025 est significativement supérieure à celles observées au cours des trois premières années des essais. Ce constat est dans le domaine du possible si des conditions météorologiques particulières ont prévalu en 2025. En moyenne, pour l’ensemble des 41 essais valides, la DÉO a été de 189 kg N/ha.
Variables associées au sol
Les contenus en matière organique et le pH du sol n’ont pas été des variables qui aient permis d’expliquer les variations des DÉO observées dans nos essais. Selon plusieurs recherches, des facteurs associées à la dégradation des sols peuvent aussi exercer une influence sur les besoins en azote et sur les DÉO. Nos observations au champ ne permettent pas d’établir l’existence ou non de facteurs associés à la dégradation des sols dans nos essais.
Les concentrations moyennes en nitrates du sol pour les quarante-et-une parcelles ayant reçu la dose du producteur ont été de 7, 15 et 26 ppm respectivement pour le début de la saison et aux stades 4 à 6 feuilles et 10 à 12 feuilles. Il n’y avait aucune relation significative entre les DÉO et les concentrations en nitrates du sol lors de ces trois dates d’échantillonnage.
Doses des producteurs vs DÉO
Chacun des essais a été réalisé en utilisant comme référence la dose d’azote utilisée par le producteur. La dose d’azote moyenne utilisée par les producteurs dans les 48 essais a été de 200 kg N/ha. Les recommandations actuelles au Québec varient de 120 à 170 kg N/ha et elle se sont maintenues à ces niveaux au cours des 25 dernières années. Les doses des producteurs ont varié de 116 à 180 kg N/ha dans dix-sept essais (42%), ce qui correspond à peu de chose près aux recommandations actuelles au Québec. Des doses supérieures aux recommandations ont donc été utilisées dans près de 60% des essais.
Facteur de productivité
Selon la littérature scientifique sur la fertilisation azotée du maïs, il ne semble pas exister de relation entre les doses économiques optimales (DÉO) en azote et les rendements obtenus. Des DÉO élevées ne correspondent pas automatiquement à des rendements élevés et des DÉO faibles ne correspondent pas nécessairement à de faibles rendements. Ce constat avait déjà été rapporté dans un blogue paru en 2019 sur ce même site :
Maïs-grain: pourquoi encore parler d’azote en 2019 ? (2/5) | Grandes cultures - Agri-Réseau | Blogue
Ce blogue, paru en 2019, relatait l’analyse effectuée sur une banque de 344 essais réalisés de 1997 à 2017. Comme nous l’avions constaté nous-mêmes précédemment, les auteurs du blogue de 2019 ont montré qu’il n’existait pas de relation significative entre les doses économiques optimales et les rendements obtenus. Les auteurs avaient alors divisé chacun des rendements en grains par la dose économique optimale correspondante. Ils ont appelé cette variable le facteur de productivité (kg N/t grains). Ce facteur donne la quantité d’azote nécessaire pour produire chaque tonne de maïs à la dose économique optimale calculée, et ce, pour chacun des essais. Nous rapportons ici une partie du texte paru en 2019 et portant sur l’analyse des 344 essais réalisés de 1997 à 2017:
« Selon cette relation, un sol ayant une DÉO de 50 kg N/ha exigerait 5 kg N pour chaque tonne produite, quelle que soit le rendement obtenu. De même, des sols ayant des DÉO de 100, 150, 200 et 250 kg N/ha, auraient respectivement des facteurs de productivité de 9, 13, 17 et 21 kg N/t. Nous sommes à même de constater que lorsque les DÉO augmentent, les besoins en azote pour produire chaque tonne de maïs-grain augmentent aussi. Ce constat pourrait aussi se traduire ainsi : l’efficacité du maïs à produire du rendement en grains diminue à mesure que la DÉO augmente. Selon cette nouvelle approche d’analyse, le facteur de productivité associé à l’intervalle de recommandation générale de 120 à 170 kg N/ha pour le maïs varierait de 11 à 15 kg N/t. Les facteurs de productivité retrouvés dans notre étude sont similaires à ceux déduits d’autres études réalisées au Québec au cours de la décennie 2000. »
Nos données recueillies chez des producteurs de 2022 à 2025 vont dans le même sens que celles présentées dans le blogue de 2019. Selon nos observations, le facteur de productivité associé à l’intervalle de recommandation générale de 120 à 170 kg N/ha pour le maïs varierait de 9 à 13 kg N/t. Toujours selon nos observations réalisées de 2022 à 2025, les besoins en azote pour produire chaque tonne de grains de maïs seraient donc moindres que ceux présentés dans le blogue de 2019, lesquels étaient basés sur des essais réalisés de 1997 à 2017.Le choix de la dose
Les producteurs ayant utilisé des doses correspondant aux recommandations actuelles ont-ils fait un bon choix? Ont-ils perdu du rendement en n’atteignant pas la DÉO? En moyenne, la dose utilisée dans ces essais était à un (1) kg N/ha près de la DÉO, ce qui est excellent. Dans les essais avec des doses supérieures à 180 kg N/ha, les producteurs ont mis en moyenne 12 kg N/ha de plus que la DÉO, ce qui n’est pas mauvais du tout.
Mais il faut aussi regarder au-delà des moyennes. Dans les essais respectant les recommandations actuelles, la moyenne était de -1 kg N/ha mais les valeurs variaient de -99 à +120 kg N/ha. En d’autres mots, il manquait 99 kg N/ha pour atteindre la DÉO pour un essai tandis que pour un autre essai, 120 kg N/ha ont été mis en trop. Ces cas extrêmes sont similaires aux essais ayant reçu plus de 180 kg N/ha. En effet, pour ce groupe d’essais, il manquait 42 kg N/ha pour atteindre la DÉO pour un essai tandis que pour un autre essai, 116 kg N/ha ont été mis en trop. Pour le groupe d’essais ayant reçu plus de 180 kg N/ha, les valeurs variaient donc de -42 à +116 kg N/ha.
Que conclure de ces essais?
Donc, des apports en azote respectant les recommandations actuelles, soient de 120 à 170 kg N/ha, n’ont pas permis d’atteindre la DÉO dans tous les essais. Ce constat était aussi valable pour les essais ayant reçu plus que les recommandations actuelles. La variabilité des réponses du maïs-grain à l’azote semble donc très importante. À ce jour, il n’existe pas encore de paramètres fiables qui permettent de prédire adéquatement les besoins en azote du maïs-grain contrairement aux recommandations de fertilisation en phosphore ou en potassium, lesquelles sont basées sur la richesse des sols en ces éléments.
Les recommandations actuelles de fertilisation du maïs-grain sont de nature plutôt statique. Il n’existe pas encore de variable qui puisse prédire adéquatement les besoins en fertilisation du maïs. Le cycle de l’azote est complexe et comporte de nombreux éléments dynamiques qui sont en effet difficiles à cerner. Il est fort probable que l’intelligence artificielle (IA) nous aide à améliorer notre compréhension du cycle de l’azote et ainsi nous permettre de mieux évaluer les besoins en azote du maïs-grain, et ce dans un avenir rapproché.
Mais d’ici là, la réalisation de parcelles au champ chez des producteurs demeurent encore l’une des méthodes qui permettent le mieux d’établir les niveaux des apports azotés qui permettent d’obtenir les doses économiques optimales (DÉO) dans cette production.
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