Gestion durable des nutriments : Introduction au concept, aux stratégies et aux principes

Gestion durable des nutriments : Introduction au concept, aux stratégies et aux principes
Gestion durable des éléments nutritifs des plantes

Torsten Mandal

Agronome spécialisé dans l'agroforesterie internationale durable, la gestion des terres et des sols.

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Gestion durable des nutriments : Essentielle pour les agriculteurs, les consommateurs, l’environnement et le climat

Le gaspillage des éléments nutritifs (azote et phosphore) nuit souvent à l’environnement, a un coût économique élevé et entraîne des problèmes de nutrition des cultures, qui sont souvent endommagées (rendement, qualité et résistance). Des rendements plus faibles signifient qu’il faut plus de terres cultivées pour couvrir la demande accrue de produits et moins d’espace pour la nature, les pâturages, la sylviculture et les personnes. Le gaspillage alimentaire et la perte d’éléments nutritifs dans la production animale peuvent diminuer pour certains et augmenter pour d’autres, mais la population mondiale et son pouvoir d’achat continuent d’augmenter. Les méthodes commerciales et traditionnelles de gestion des éléments nutritifs peuvent soit entraîner des émissions importantes de gaz à effet de serre, soit ajouter de la valeur aux énergies renouvelables, aux arbres et à d’autres plantes, en capturant davantage de carbone (et parfois d’azote) et en le stockant ou en remplaçant les combustibles fossiles. Il est essentiel de disposer de connaissances actualisées, mais les points de vue contradictoires et simplifiés à l’extrême sont très répandus et divisent.

La gestion durable des éléments nutritifs des plantes (GEDP) est-elle identique à la gestion intégrée des éléments nutritifs ?

La durabilité de la gestion des éléments nutritifs des plantes et les termes connexes font l’objet de nombreux débats, et beaucoup se contentent d’hypothèses, d’opinions et de mythes communs simplifiés à l’extrême. Le terme de gestion durable des éléments nutritifs (végétaux) sera utilisé ici pour désigner un objectif et un sujet généraux, sans présumer de la nécessité d’inclure ou non des engrais commerciaux « chimiques » (comme dans le cas de la gestion intégrée des éléments nutritifs) (comme dans le cas de l’agriculture biologique). L’accès à des engrais rentables et à des fumiers organiques riches en éléments nutritifs est un défi majeur dans certains endroits. Une meilleure compréhension est nécessaire à tous les niveaux. La gestion durable des éléments nutritifs est également une priorité de l’agriculture régénératrice et de l’agroécologie, qui couvrent également d’autres aspects et sont des termes définis de différentes manières.

Cette série d’articles sur le SNM met l’accent sur des principes pratiques, y compris des conseils pour obtenir davantage de données et d’observations locales. Les articles peuvent également servir d’introduction, de rappel ou de mise à jour pour en apprendre davantage, et il faudra continuer à apprendre. La fertilité des sols a également été abordée dans les articles de la bibliothèque Wikifarmer sur la conservation des sols et de l’eau par Mandal (2022). L’absorption des nutriments et leur utilisation efficace sont également cruciales pour la nutrition des plantes, des humains et du bétail.

Gestion durable des nutriments : Introduction au concept, aux stratégies et aux principes

Figure 2. La récolte et l’érosion peuvent éliminer de nombreux éléments nutritifs et le recyclage de tous les éléments récoltés peut s’avérer difficile. Les sols rouges ou sablonneux contiennent souvent peu de réserves à épuiser et les longues périodes de jachère sont rarement possibles aujourd’hui.

Les stratégies et les termes importants pour une gestion durable des éléments nutritifs des plantes sont les suivants : 

  • Obtenir une efficacité élevée de l’utilisation des nutriments (NUE, la fraction des réserves récoltées). Cela nécessite de la perspicacité et de nombreuses bonnes pratiques et principes – non seulement pour la fertilité du sol, mais aussi pour la capacité des plantes à absorber les nutriments et à les utiliser en symbiose avec les bactéries et les champignons.
  • Réduire les pertes dans l’environnement dues au lessivage sous la zone racinaire par l’eau ou l’air (volatilisation) en raison de l’érosion. Ces mesures peuvent être combinées à la création ou à la conservation d’une couverture superficielle et de matières organiques. Voir neuf articles sur la conservation des sols et de l’eau dans la bibliothèque de Wikifarmer par Mandal (2022).
  • Remplacer les éléments nutritifs retirés du champ (au moins lorsque c’est nécessaire). Certains éléments nutritifs peuvent être déficients dès le départ, du moins sous des formes biologiquement disponibles. En revanche, d’autres peuvent avoir des réserves disponibles dans le champ depuis des siècles, voire des niveaux excessifs (toxiques). Dans les régions tropicales pauvres, la fertilité du sol et même la teneur totale en éléments nutritifs sont souvent trop faibles, tout comme la capacité à trouver, acheter ou transporter fréquemment suffisamment de fumier ou d’engrais. Les activités biologiques peuvent contribuer à rendre certains éléments nutritifs disponibles pour les plantes, mais certains sols sont même déficients en éléments nutritifs totaux, y compris en éléments nutritifs non disponibles pour les plantes, enfermés dans de petits cailloux durs. Certains types de sols importants dans les zones tropicales humides ont perdu les minéraux susceptibles de libérer les nutriments (minéraux sombres ou brillants résistants aux intempéries). C’est notamment le cas des sols très anciens, lessivés et rougeâtres, appelés Oxisols par l’USDA ou Ferralsols par la FAO/UNESCO. Il n’est pas forcément pertinent de remplacer certains éléments nutritifs, comme le fer, dont l’absorption dans les sols non acides est plus difficile que le contenu du sol. Cependant, ils peuvent, par exemple, retenir (fixer) une partie du phosphate sous des formes qui peuvent être lentement libérées en très faibles concentrations. Certaines plantes, bactéries symbiotiques (« collaboratrices ») et champignons racinaires bénéficient du processus. Voir la figure 2.
  • Connaître et fournir le(s) élément(s) nutritif(s) limitant(s). Ces éléments nutritifs empêchent l’augmentation du rendement des cultures, mais si l’un d’entre eux est fourni (en particulier en grandes quantités), un autre peut être restreint tôt ou tard. Les rendements peuvent être réduits si une carence en éléments nutritifs est visible dans de nombreuses plantes de notre culture. L’eau peut également être un facteur limitant la croissance. Dans les serres où les conditions sont optimales, le CO2 peut parfois être un facteur limitant la croissance. Cependant, c’est rarement le cas dans les champs ouverts où il existe d’autres limitations que le CO2, et avec des plantes qui, pendant une grande partie de la saison, sont soit petites, soit en train de mûrir. Les éléments nutritifs essentiels sont nécessaires aux plantes, à la fixation de l’azote et/ou aux animaux, mais ils sont souvent disponibles en quantité suffisante. Certains d’entre eux sont rarement limitants. D’autres micronutriments bénéfiques peuvent profiter à certaines plantes, bactéries fixatrices d’azote ou animaux. Un excès de nutriments (au-delà du niveau adéquat et optimal) peut être nocif ; cela peut être dû à la toxicité ou à la compétition avec d’autres ions nutritifs ayant une charge similaire. Le principe de la loi de Liebig sur le facteur de croissance limitant ou minimal est illustré à la figure 3.

Gestion durable des nutriments -Introduction au concept, aux stratégies et aux principes.

Figure 3. La loi de Liebig sur le facteur limitant la croissance des plantes montre qu’il faut d’abord s’attaquer au(x) facteur(s) déficient(s) (minimum). Source : Yara Fertilizer Industry Handbook (2022).

 

Il existe des stratégies connexes.

  • L’agriculture de conservation se concentre sur la réduction ou l’absence de travail du sol et met l’accent sur l’ameublissement des sous-sols compacts, la réduction ou l’absence de travail du sol, les cultures de couverture, et parfois l’agroforesterie, etc. L’utilisation d’engrais et de pesticides varie, mais les herbicides sont souvent utilisés. En Afrique australe, les arbres fixateurs d’azote ont été inclus, ces dernières années, comme un élément essentiel de l’agriculture de conservation après l’augmentation des prix des engrais.
  • L’agriculture régénératrice a un objectif similaire, mais sa définition est plus large, comme l’agroécologie, mais elle est moins axée sur la socio-économie.
  • L’agriculture biologique comprend plusieurs objectifs et méthodes similaires. Toutefois, la restriction de l’utilisation d’engrais solubles dans l’eau fait que l’on peut se demander dans quels cas et à quelle échelle elle est durable ou non pour la nutrition des plantes.

L’agroécologie et d’autres concepts qui se recoupent sont également importants et examinés dans un autre article de Mandal (2023) sur la nutrition des plantes dans la bibliothèque Wikifarmer. L’efficacité et la résilience par le recyclage, la synergie et la diversité (par exemple, en utilisant l’agroforesterie, la rotation des cultures et les cultures intercalaires) combinées à des facteurs socio-économiques pour soutenir les petits exploitants agricoles et les approvisionnements alimentaires traditionnels sont au cœur de l’agroécologie.

En résumé, la gestion durable des éléments nutritifs exige une utilisation efficace des éléments nutritifs, basée sur l’application de ce qui est disponible, nécessaire et peut être absorbé par les plantes, et sur la minimisation des pertes. Selon la situation, cela peut se faire avec ou sans l’utilisation d’engrais dits « chimiques », mais la combinaison de nombreuses méthodes de fertilité du sol doit être envisagée. Certains niveaux d’éléments nutritifs doivent être augmentés et d’autres peuvent diminuer pendant un certain temps. La matière organique, le pH, les sels, la biologie du sol et la conservation doivent également être gérés de manière durable. Il existe plusieurs stratégies et principes pour atteindre ces objectifs. 

Références:

FAO (2018):  The 10 Elements of Agroecology. 10 elements | Agroecology Knowledge Hub | Food and Agriculture Organization of the United Nations (fao.org)

Fertilizer Industry Handbook 2022 (yara.com)

Mucheru-Muna M, Mugende D, Pypers P, Mugwe J, Kung’u J, Vanlauwe B, Merckx R.  (2014): Enhancing maize productivity and profitability using organic inputs and mineral fertilizer in central Kenya small-holder farms.  Experimental Agriculture, 50(2), 250-269. Doi:10.1017/S0014479713000525

Mudombi-Rusinamhodzi G and Rusinamhodzi L (2022): Food sovereignty in sub-Saharan Africa: Reality, relevance, and practicality. Front. Agron. 4:957011. doi: 10.3389/fagro.2022.957011.

Voir aussi les références dans les articles détaillés sur la fertilité des sols ici à Wikifarmer Library

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