Le problème du phosphore!

Tous ceux qui travaillent en agriculture savent que le phosphore (P) est important pour la croissance des plantes et des animaux et en fait l'un des macroéléments essentiels à cette dernière. Le P des plantes fait partie de la structure complexe de l'acide nucléique (ADN, ARN, etc.) qui joue un rôle dans la synthèse des protéines, la division cellulaire et la production de nouveaux tissus. Il fait aussi partie des nombreuses transformations énergétiques complexes qui se produisent dans les plantes. Rappelez-vous l'ATP de vos cours de biologie au secondaire! En effet, la photosynthèse et la croissance des plantes ne peuvent se produire sans des quantités adéquates de P.

La quantité de P (ou de tout élément nutritif) appliquée en agriculture est relativement faible comparativement à la quantité totale de sol. La concentration totale de P dans les cultures se situe habituellement entre 0,1 et 0,5 % de matière sèche. La surutilisation globale de cet élément nous empêche de nous rendre compte de l'exactitude des chiffres. On parle en terme de « ppm » d'éléments nutritifs sans accorder trop d'attention au fait qu'il s'agit d'infimes quantités. Pour illustrer ce fait, rappelons qu'on ajoute normalement de 50 à 100 livres de P2O5 à un acre de sol (22 à 44 lb/acre de P réel). Un acre de sol de 15 cm (6 po) de profondeur (la profondeur à laquelle on prélève des échantillons pour les analyses d'éléments nutritifs en laboratoire) contient 2 000 000 de livres de sol. Nous ajoutons donc 0,005 % du poids du sol.

Prolifération d'algues

Ainsi le P appliqué au sol est indispensable à la croissance des plantes et ne représente qu'une très petite quantité par rapport à la quantité totale de sol. Alors c'est quoi le problème? Voilà, c'est que même si le P est très important pour les plantes en petites quantités, il est très actif même à des quantités inférieures avec certaines espèces comme les algues. Lorsque le P est abondant dans une étendue d'eau, les populations d'algues explosent et entraînent souvent une prolifération d'algues toxiques (figure 1).
Figure 1 - Des proliférations d'algues sont visibles dans cette vue par satellite du Lac Érié.

Figure 1 - Des proliférations d'algues sont visibles dans cette vue par satellite du Lac Érié.

L'analyse de sol : indispensable à la gestion du P

Une perte de P des champs vers les eaux de surface d'uniquement 1 lb/acre (2,3 lb de P2O5) peut perturber l'écosystème aquatique. Les proliférations d'algues font partie de la réalité. L'agriculture constitue la plus importante source diffuse de P entraînant ces proliférations. Même si on dit que les ventes de phosphore sont stagnantes, que les analyses de sol démontrent des teneurs inférieures en P et que le nombre de têtes de bétail diminue, on a observé une hausse de la croissance des algues dans les lacs Simcoe et Érié ainsi que dans le golfe du Mexique. Bien que les teneurs en P dans le sol diminuent constamment de manière générale, il existe encore un nombre important de champs riches en P où l'on continue d'appliquer plus d'engrais phosphaté que nécessaire. La seule manière de vérifier cette situation avec exactitude et de prendre des décisions judicieuses quant aux doses à appliquer est de faire analyser le sol. L'analyse de sol est une composante essentielle de toute gestion des cultures.

Pratiques culturales contribuant aux pertes de P

Voici un exemple de pratiques culturales qui contribuent aux pertes de P dans les sols : travail du sol intensif, applications automnales d'engrais en pleine surface souvent sans incorporation, grandes superficies favorisant le ruissellement et l'érosion et diminution des superficies consacrées à la culture des plantes fourragères et des céréales. Les fluctuations dans les régimes climatiques, y compris le nombre plus élevé des cycles de gel/dégel, les précipitations moins fréquentes mais plus intenses ainsi que la hausse des températures contribuent aussi à l'augmentation des pertes de sol d'origine agricoles.

Le P s'échappe des terres agricoles par l'une des trois voies suivantes :

  1. l'érosion éolienne, où le P est lié aux particules de sol qui se déplacent sous la poussée du vent;
  2. le ruissellement, où le P fixé aux particules de sol se déplace avec l'eau;
  3. le ruissellement et l'eau de drainage souterrain sous forme de P dissous.

La majorité des pertes de P se produisent hors de la saison de croissance (figure 2). Par conséquent, les pratiques agricoles qui font en sorte que le sol est laissé sans protection durant cette partie de l'année représentent la principale cause des pertes de P.

Figure 2 - 70 % du déplacement annuel total de P s'est produit en dehors de la saison de croissance (Ball Coelho, Murray, Lapen, Topp, Bruin. 2012. Agricultural Water Management 104:51).

Figure 2 - 70 % du déplacement annuel total de P s'est produit en dehors de la saison de croissance (Ball Coelho, Murray, Lapen, Topp, Bruin. 2012. Agricultural Water Management 104:51).

Quelle est l'importance du P dissous?

Dans certains systèmes, comme ceux dans lesquels les engrais phosphatés ou les fumiers sont épandus en pleine surface, une grande partie du P qui est transporté jusqu'aux eaux de surface est sous une forme dissoute « hautement assimilable ». Toutefois, quand l'engrais ou le fumier est épandu en bandes sous la surface, la contribution du P dissous est moins importante. Une étude réalisée près de London, Ontario, a montré que 18 % du déplacement total du P dans les tuyaux de drainage ainsi que dans les eaux de ruissellement se faisait sous la forme dissoute du P (figure 3).

Figure 3 - Répartition du P dissous et du P particulaire dans les tuyaux de drainage et les eaux de ruissellement (Ag. Water Management 104:51).

Figure 3 - Répartition du P dissous et du P particulaire dans les tuyaux de drainage et les eaux de ruissellement (Ag. Water Management 104:51).

Les pertes de P sont associées à des pertes de sol

Les producteurs devraient également vérifier les pertes de P, car ces dernières sont également associées à des pertes du sol des champs cultivés. Bien que des pertes de P de 1 lb/acre puissent sembler non significatives, les pertes de sol qui y sont associées ne le sont pas. En présumant que le P total (toutes les formes de P) dans un sol est de 500 ppm (moyenne pour les sols en climat tempéré), alors 1 lb/acre de P équivaut à 1 tonne/acre de sol.

On perd ainsi d'importantes quantités de sol, ce qui réduit la capacité à long terme de maintenir une production culturale viable. À court terme, les pertes de sol ont aussi des répercussions financières en raison des pertes d'éléments nutritifs (et pas seulement du P) qui doivent être remplacés et en raison aussi des pertes de rendement. Après un certain temps, les pertes de sol vont limiter les possibilités de rendement apportées par les gains de nature génétique. Les sols fragilisés n'auront pas non plus les capacités adéquates en ce qui a trait à la rétention d'eau et aux éléments nutritifs.

Les pratiques suivantes peuvent contribuer à réduire les pertes de sols, à accroître la santé de ces derniers et à obtenir de meilleurs rendements et des profits plus élevés : travail réduit du sol, recours occasionnel à des méthodes d'épandage ciblé ou direct des éléments nutritifs, utilisation de cultures de couverture pour la saison hivernale (vivantes, de préférence, mais également fauchées et laissées sur place), ajout de cultures aux rotations, quantités adéquates de culture de couverture ou de résidus retournés dans le sol, installation de structures de retenue des eaux (voies d'eau gazonnées, bandes tampons, bermes permanentes, etc.). Ces pratiques permettront en outre de réduire les proliférations d'algues dans nos lacs.

Référence

  • Ball Coelho, B., Murray, R., Lapen, D., Topp, E., Bruin, A. 2012. Phosphorus and sediment loading to surface waters from liquid swine manure application under different drainage and tillage practices, dans Agricultural Water Management 104: 51-61.

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