Système ontarien d'analyses du sol et de recommandations sur les besoins en phosphore et en potassium

Agdex :	533
Date de publication :	Fevrier 1997
Commande no.	97-006
Dernière révision :	Fevrier 1997
Situation :
Rédacteur :	Murray Miller - Département des sciences du sol/l’Université de Guelph; Ken Stevenson - Collège de technologie agricole de Ridgetown; Keith Reid - conseiller en sols et en cultures/MAAO

Table des matières

1. Méthode d'extraction
   1. Phosphore
   2. Potassium
2. Besoins en engrais
   1. Phosphore
   2. Potassium

3. Résumé

Le système ontarien d'analyses du sol et de recommandations sur les besoins en phosphore (P) et en potassium (K) repose sur une base scientifique aussi solide que celle des autres programmes de même nature en Amérique du Nord, et même plus solide que la plupart. Depuis sa mise en place dans les années 1940, le système a été continuellement actualisé à mesure que de nouvelles méthodes d'extraction, de nouveaux hybrides et de nouvelles pratiques agronomiques voyaient le jour.

Le Comité ontarien de la recherche et des services en matière de sol, d'air et d'eau (CORSSAE) est chargé de formuler les recommandations sur les quantités d'engrais et de chaux à apporter aux plantes cultivées en Ontario. Le Comité se compose de représentants des secteurs de la recherche, de la vulgarisation, de la production agricole et de la fabrication d'engrais qui se réunissent chaque année pour étudier les modifications à apporter aux recommandations. Les modifications concernant les doses d'engrais recommandées sont proposées par les sous-comités compétents, puis soumises au CORSSAE pour approbation définitive et publication dans les bulletins du MAAO portant sur les recommandations pour les cultures (par exemple la publication 296F sur les grandes cultures, la publication 363F sur les cultures légumières). En outre, une fois approuvées, les modifications sont prises en compte dans les recommandations formulées par les laboratoires d'analyses du sol agréés par le MAAO.

Deux facteurs sont essentiels à l'efficacité des services d'analyses du sol : 1) la méthode d'extraction des éléments nutritifs assimilables; 2) la réponse de la culture à l'engrais par rapport à la quantité mesurée de l'élément nutritif assimilable.

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Méthode d'extraction

La méthode d'extraction à privilégier est celle qui donne la meilleure indication de la quantité d'élément nutritif qui est assimilable par les cultures dans les sols de la région auxquels s'appliquera l'analyse. Le meilleur moyen de définir cette méthode est de collecter un grand nombre d'échantillons représentatifs des sols de la région et de les cultiver en serre, de manière à éliminer les effets des variations climatiques qui se produisent d'un endroit à l'autre. On établit ensuite une corrélation entre la quantité d'élément nutritif assimilée par la culture et la quantité de cet élément qui a été extraite par différentes méthodes, corrélation à partir de laquelle on détermine le réactif (agent d'extraction) qui indique le mieux la quantité d'élément assimilable par la culture, et ce dans une large gamme de sols.

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Phosphore

Le phosphore (P) existe dans le sol principalement sous forme adsorbée sur les oxydes de fer et les oxydes d'aluminium ou associée au calcium. Il existe toujours un état d'équilibre entre ces formes de P et le P de la solution du sol. Le phosphore se rencontre également sous des formes organiques libérables par l'activité microbienne. Le réactif efficace est celui qui dose une proportion constante du phosphore qui est accessible aux plantes dans différents sols, proportion qui est sous l'étroite dépendance du pH du sol et de la présence de CaC0₃ libre (chaux) dans le sol.

Au tout début du programme d'analyses du sol, on utilisait le réactif Bray P2 (0,05 N NH₄F et 0,1 N HCl). Or, on s'est rendu compte que ce réactif donnait des résultats imprécis quand on avait affaire à des sols à pH élevé. En 1967, on a évalué plusieurs réactifs par rapport au P prélevé par une culture de maïs et deux cultures de trèfle rouge dans 96 sols dont le pH allait de moins de 6 à 8. On a constaté que le réactif au NaHC0₃ mis au point par Olsen pour analyser les sols calcaires révélait 89 % de la variabilité dans l'assimilation de P, alors que le réactif Bray P2 n'en révélait que 73 %. Le réactif au NaHCO₃ d'Olsen était supérieur à tous les autres réactifs mis à l'essai sur des sols de tout niveau de pH. L'analyse Olsen a donc été adoptée par le laboratoire en 1969. On a analysé à l'aide du réactif au NaHCO₃ les échantillons de sol qui avaient servi à mesurer les réponses aux engrais et on a corrigé en conséquence les tables sur les besoins en engrais.

Une autre évaluation des réactifs servant au dosage du P dans le sol a été réalisée en 1988. La quantité de P dosée par cinq réactifs a été mise en corrélation avec la quantité de P assimilée par le maïs dans 88 sols de l'Ontario (résultats présentés au tableau 1). Il est clair que le réactif au NaHC0₃ est supérieur au réactif Bray P1 pour tous les sols, quelle que soit la fourchette de pH. Les réactifs Bray P2, AB-DTPA et Mehlich 3 étaient supérieurs au réactif au NaHC0₃ sur les sols à pH peu élevé, mais c'est ce dernier qui s'est avéré, dans l'ensemble, le plus juste. On doit en conclure que les besoins en phosphore calculés d'après les résultats d'autres méthodes d'analyse sont beaucoup moins fiables que ceux auxquels aboutit l'analyse au NaHC0₃, seule méthode étalonnée en fonction des sols de l'Ontario.

Nota : r² est le pourcentage de la variation dans l'assimilation du P qui est révélé par la quantité de P extraite par le réactif.

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Potassium

Le réactif à l'acétate d'ammonium (NH₄0Ac) est l'outil le plus couramment utilisé pour doser le potassium assimilable par les plantes. Il dose le potassium de la solution du sol en plus du potassium qui est fixé sur le complexe absorbant du sol sous forme de cations échangeables. Ce réactif est utilisé en Ontario depuis les premiers temps du programme d'analyses du sol. C'est la méthode de dosage qui a servi à l'étalonnage des données sur les réponses des cultures aux engrais. D'autres réactifs comme le Mehlich 3 se sont révélés aussi efficaces que le NH₄0Ac pour doser le potassium, mais, comme il ne dose pas aussi bien le phosphore que le NaHC0₃, le Mehlich 3 n'a pas été inclus dans le programme d'analyses du sol de l'Ontario.

Dans certains programmes d'analyse du sol, on utilise la capacité d'échange cationique (CEC) pour corriger les besoins en potassium définis à partir de la quantité extractible au NH₄0Ac. L'État de New York minore les besoins en engrais potassiques lorsque la CEC augmente, tandis que l'État de l'Ohio les majore lorsque la CEC augmente. D'après des études menées en Ontario, il est clair que ni la CEC ni le pourcentage de saturation par K (proportion de la capacité d'échange cationique qui est occupée par K) ne permettent de prédire sensiblement mieux la quantité du K assimilable (figure 1). Étant donné ces résultats, la CEC ne fait pas partie du programme d'analyses du sol de l'Ontario.

Figure 1. Courbe de la quantité de potassium assimilée par la luzerne dans 67 échantillons de sols de l'Ontario, cultivés en serre, en fonction de la quantité de K extractible à l'acétate d'ammonium (NH₄0Ac-K) et de (A) la capacité d'échange cationique (CEC) ou (B) du pourcentage de saturation par K.

Nota : Proportion de la variation dans l'assimilation de K (R²) révélée par NH₄0Ac-K seul = 0,849; R² révélée par NH₄0Ac-K + CEC = 0,850; R² révélée par NH₄0Ac-K + % sat. par K = 0,850.

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Besoins en engrais

La deuxième étape de l'élaboration d'un système d'analyses du sol consiste à étalonner le réactif sélectionné en fonction des réponses à l'apport d'engrais que l'on a enregistrées sur un éventail de sols au cours d'essais pratiques. Or, deux écoles existent quant à la façon d'utiliser ces données d'étalonnage.

Dans certains États américains, et dans de nombreux laboratoires d'analyses du sol privés, on se sert des données d'étalonnage pour définir les concentrations « critiques », c'est-à-dire les concentrations à partir desquelles la plante ne répond plus à un apport d'engrais. Selon les tenants de cette école, les doses d'engrais recommandées visent à reconstituer la concentration des éléments nutritifs dans le sol de façon à l'élever à ce niveau « critique », ou à la maintenir à ce niveau ou au-dessus. Ce système dit de « reconstitution et entretien des concentrations » aboutit généralement à la recommandation de doses d'engrais plus élevées que celles qui sont nécessaires au rendement maximal de la culture une année donnée.

En Ontario, les comités chargés des recommandations sur les besoins en engrais se servent des données d'étalonnage pour déterminer la dose d'engrais la plus économique (DEPE) en fonction des résultats des analyses du sol. La dose DEPE est inférieure à celle qui est requise pour obtenir un rendement agronomique maximal; par contre, elle donne un rendement économique optimal (REO). Tout dépassement de la dose DEPE coûte plus cher que ce que rapporte l'augmentation de rendement agronomique qui en résulte. Les doses précises peuvent être calculées pour toute combinaison de valeur de la culture et de prix de l'engrais, mais la DEPE varie peu sauf si les espèces cultivées ou les coûts des engrais changent nettement. S'agissant des sols qui, au vu de l'analyse, sont pauvres en P ou en K assimilables, la DEPE aura pour effet d'augmenter la teneur en P et en K mais pas aussi vite qu'avec le système « Reconstitution et entretien des concentrations ».

De 1954 à 1960, des efforts importants ont été consacrés à l'étalonnage des réactifs utilisés à cette époque (Bray P2 pour le phosphore et NH₄0Ac pour le potassium). Des essais pratiques ont été réalisés un peu partout en Ontario concernant les principales cultures. Les données issues de ces essais ont servi à établir les tables sur les besoins en engrais. Pour les cultures non incluses dans les essais, on a aussi établi ce genre de tables à partir des connaissances générales sur la réponse à l'engrais et de comparaisons avec les cultures pour lesquelles on avait des données. Depuis leur création, les tables sur les besoins en engrais ont été corrigées à maintes reprises d'après les réponses à l'engrais mettant en oeuvre des hybrides et des pratiques agronomiques actualisées. Des essais ont été réalisés sur des cultures fourragères à base de luzerne dans le sud, le centre et l'est de l'Ontario entre 1980 et 1986. Vingt et un essais ont porté sur le dosage des engrais phosphatés et 40 sur celui des engrais potassiques. Les meilleurs cultivars de la liste recommandée ont fait l'objet d'un système d'exploitation à trois coupes dans la plupart des parcelles d'essais. Les doses d'engrais les plus économiques pour l'établissement de la culture fourragère, qui avaient été préalablement déterminées, ont été épandues à l'automne de l'année d'établissement. En plus de ces essais, on a fait des expériences pour comparer la réponse du lotier, du trèfle rouge et de la fléole des prés à celle de la luzerne. D'après les résultats, on a corrigé les tables sur les besoins en engrais des fourrages.

Ainsi que nous le disions ci-dessus, les tables sur les besoins en engrais utilisées par le Service ontarien d'analyses du sol ont été corrigées plusieurs fois depuis leur création. Ces dix ou douze dernières années, plusieurs batteries d'expériences ont été réalisées pour vérifier la validité des recommandations sur les besoins en P et K du maïs et du soya. Les résultats sont récapitulés dans les pages qui suivent.

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Phosphore

De 1980 à 1994, des expériences pratiques ont été menées par le CTAR dans les comtés de Kent, Elgin et Lambton pour mesurer les réponses du maïs (25 essais) et du soya (19 essais) à un apport de phosphore (engrais phosphaté). La quantité d'engrais phosphaté requise pour obtenir le rendement économique optimal (RE0) est comparée à la quantité recommandée en fonction de la quantité de P extractible au NaHC0₃ (tableau 2). En ce qui concerne le maïs, la quantité de P₂0₅ recommandée par l'analyse du sol a été au moins suffisante pour le REO dans 24 des 25 essais. Dans 18 des 25 essais, la quantité

recommandée de P₂0₅ était plus élevée que nécessaire; en moyenne pour les 25 essais, la dose recommandée était trois fois plus élevée que nécessaire. Concernant le soya, la dose de P₂0₅ recommandée d'après l'analyse du sol était suffisante pour obtenir le RE0 dans 18 des 19 essais. Dans 9 des 19 essais, la quantité de P₂0₅ recommandée était plus élevée que la dose requise pour le RE0. En moyenne pour les 18 essais, la dose recommandée était quatre fois plus élevée que la dose requise.

Philom Bios et Dow Elanco ont réalisé en 1993 et 1994 une batterie d'essais sur le maïs dans les comtés d'Oxford, de Waterloo, de Huron, de Perth et de Kent sur des champs qui, d'après les analyses du sol, avaient besoin de 20 à 70 kg/ha de P₂O₅. Plusieurs doses d'engrais phosphaté (de 0 à 60 kg de P₂O₅, chaque dose étant un multiple de 10 kg/ha) ont été épandues en bande. Les rendements économiques optimaux et les doses d'engrais phosphaté requises pour les atteindre ont été calculés par analyse de régression (résultats présentés au tableau 3). Dans 12 des 15 essais, la dose de P requise pour le RE0 était moins élevée que la dose recommandée, tandis que dans les trois autres essais, elle était plus élevée. En moyenne, la dose recommandée de P₂0₅ (41 kg/ha) était plus du double de la dose requise (18 kg/ha). Une culture de soya a été incluse dans les essais de Dow Elanco en 1994. Comme le montre le tableau 3, on a observé une réponse à l'engrais phosphaté sur trois seulement des parcelles; en outre, dans toutes les parcelles, la dose la plus économique était moins élevée que la dose recommandée.

Sept essais concernant le maïs ont été effectués de 1989 à 1991 par le département de science du sol dans des parcelles pauvres ou moyennement pourvues en phosphore. L'engrais phosphaté a été épandu en bandes à des doses correspondant respectivement à la moitié de la dose, à la dose et au double de la dose de P recommandée d'après l'analyse du sol (résultats présentés au tableau 4). On n'a pas observé d'augmentation sensible du rendement dans les parcelles ayant reçu deux fois la dose recommandée. Dans cinq des sept essais, c'est la dose recommandée qui a donné le rendement le plus fort, tandis que dans les 2 essais réalisés en 1990, le maïs n'a pas répondu aux doses recommandées qui étaient pourtant de 50 et de 90 kg de P₂O₅ respectivement.

Les plus récents essais ont été effectués en 1993 et 1994 à la Station de recherches d'Elora. On a cultivé du maïs et du soya dans une série de parcelles qui avaient été utilisées pour l'étalonnage des analyses du sol et dont la teneur en P allait de 3 à 35 ppm. La figure 2 montre la réponse moyenne du maïs et du soya pour les deux années. Le rendement du maïs n'a pas augmenté dans les parcelles dont la teneur en P dépassait environ 10 ppm. En 1994, un épandage en bandes de 20 kg/ha de P₂O₅ sur des parcelles dont la teneur en P était d'environ 17 ppm n'a pas fait monter le rendement. Les rendements du soya n'ont pas du tout été influencés par un apport de P, même dans la parcelle la plus pauvre (3 ppm).

Tableau 2. Quantité de phosphore requise (Req.) pour un rendement économique optimal (REO) du maïs et du soya, comparée à la quantité recommandée (Rec.) par le Service ontarien d'analyses du sol (essais réalisés par le CTAR).

*bo/acre = boisseaux/acre

Source : Stevenson, C.K. Données inédites, Collège de technologie agricole de Ridgetown.

Tableau 3. Quantité de phosphore requise (Req.) pour un rendement économique optimal (REO) du maïs et du soya, comparée à la quantité recommandée (Rec.) par le Service ontarien des analyses du sol (essais menés par Philom Bios/Dow Elanco).

Source : Labrecque D. Données inédites, Philom Bios. Inc. et Dow Elanco Canada Inc.

Figure 2. Courbe du rendement du maïs et du soya en fonction des quantités de P extractibles au NaHC0₃ — moyenne de 1993 et 1994.

Texte équivalent de Figure 2.

Nota : Proportion de la variation du rendement (R²) révélée par la teneur en P du sol, concernant le maïs = 0,77; concernant le soya = 0,10.

Les résultats autorisent à conclure qu'en matière d'apport de P, les doses recommandées d'après l'analyse du sol au NaHC0₃ sont au moins assez élevées pour assurer un rendement économique optimal avec les hybrides de maïs et de soya actuellement utilisés. Bien que les niveaux de rendements aient varié d'essai en essai, la dose de P recommandée s'est avérée suffisante pour les très hauts rendements. Cette conclusion est clairement étayée par les résultats des essais du CTAR et de l'essai de Guelph à Woodstock en 1991 (tableau 4).

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Potassium

Dans ses essais concernant le maïs et le soya, le CTAR s'est intéressé à la fois au potassium et au phosphore (résultats présentés au tableau 5). Concernant le maïs, la dose de K₂0 recommandée d'après l'analyse du sol était suffisante pour le REO dans 19 des 22 des essais. Dans 10 des 22 essais, la dose de K₂0 recommandée était plus élevée que la dose requise pour le REO. En moyenne pour les 22 essais, la dose recommandée était plus du double de la dose requise pour le REO. Concernant le soya, la dose de K₂0 recommandée était suffisante pour le REO dans 16 des

19 essais. Dans 11 des 19 essais, la dose de K₂0 recommandée était plus élevée que la dose requise pour le REO. En moyenne pour les 19 essais, la dose recommandée était trois fois plus élevée que la dose requise.

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Résumé

Le Service ontarien d'analyses du sol fonde ses recommandations en matière d'engrais sur des recherches très approfondies tant sur le réactif le plus approprié que sur l'étalonnage de ce réactif par rapport à la réponse des cultures à l'engrais en situation réelle. Les réactifs utilisés actuellement pour doser le phosphore et le potassium sont les seuls qui ont été étalonnés selon les règles de l'art pour les sols en Ontario. Les recommandations formulées à partir des résultats d'autres méthodes de dosage ne sont pas aussi fiables. Les doses de phosphore et de potassium actuellement recommandées pour le maïs et le soya sont en moyenne plus élevées que les doses nécessaires à l'obtention du rendement économique optimal. Cet écart s'explique, au moins en partie, par le fait qu'une certaine quantité de phosphore et de potassium est recommandée dans le but de maintenir les niveaux de ces éléments dans le sol, même lorsque celui-ci atteint des niveaux à partir desquels on n'observe en général pas de réponse à l'engrais.

Aucun système d'analyses du sol n'est parfait. Il y aura toujours des années et/ou des conditions pédologiques où les cultures répondront à des doses d'engrais plus élevées que celles qui sont recommandées. Comme l'ont montré les essais récents, c'est un cas qui se produit peu souvent, mais on incite les producteurs à faire leurs propres expériences, en épandant sur quelques bandes dans leurs champs des doses de P et de K tantôt plus élevées tantôt moins élevées que la dose recommandée.

Nous remercions le Secrétariat d’État pour sa contribution financière à la réalisation de la présente fiche technique.

Source : Miller, M.H. Données inédites, Département de science du sol, Université de Guelph.

Tableau 5. Quantité de potassium requise (Req.) pour obtenir un rendement économique optimal (REO) du maïs et du soya, comparée à la quantité recommandée (Rec.) par le Service ontarien des analyses du sol (essais réalisés au CTAR).

Source : Stevenson, C.K. Données inédites, Collège de technologie agricole de Ridgetown.

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