Optifaz : Optimisation de la fertilisation azotée organique dans les supports de culture horticoles

Projet lauréat de l'AAP Casdar IP 2017


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Astredhor





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En réponse à la demande sociétale (respect de l'environnement & de la santé) et au développement nécessaire de l'économie circulaire, le recours aux fertilisants organiques se développe y compris pour des applications en pots (productions ornementales, plantes aromatiques pour l’amateur) et en mottes (production de plants maraîchers en Agriculture Biologique). Ce projet vise à développer des OAD permettant de faciliter la gestion de la fertilisation organique en conditions hors-sol et d’accompagner les fabricants, techniciens et producteurs dans leurs pratiques.

PRESENTATION GENERALE DU PROJET

OBJECTIFS POURSUIVIS

La demande sociétale est forte concernant la réduction du recours aux engrais de synthèse. Le développement des productions bio et certains cahiers des charges imposent l'utilisation d'engrais azotés d’origine organique y compris en production hors sol (plants potagers et plantes aromatiques pour l’amateur, plants maraîchers,…). Or, dans ces milieux biologiquement peu actifs que sont les substrats hors-sol, avec des cycles de culture plus ou moins longs, nous ne disposons pas de données de référence en gestion de la fertilisation organique et la transposition des données valables pour la pleine terre reste à valider.
En effet, le processus de minéralisation de l’azote organique dans les supports de culture est complexe et peu caractérisé. Outre l’impact des paramètres physiques et chimiques spécifiques à la culture hors-sol (faible pouvoir tampon des dispositifs, fortes amplitudes de température et d’humidité, évolution rapide de structure selon les régimes hydriques,…), l’activité biologique est généralement faible dans les supports de culture hors-sol. Cette dernière est néanmoins le facteur limitant de l’alimentation en azote hors-sol.
En production horticole et maraîchère hors-sol, cette situation a mené à un nombre non négligeable d'accidents de culture, soit par blocage de la minéralisation entraînant une diminution de croissance des plantes en raison d'une biodisponibilité réduite en nutriments soit au contraire par excès de minéralisation pouvant causer des problèmes de salinisation du substrat et de phytotoxicité. De plus, du fait de la variabilité des intrants, le comportement des fertilisants organiques est difficile à maîtriser.
Ce projet a pour but de développer un outil prédictif basé sur la modélisation de la minéralisation de l’azote organique en conditions hors-sol ainsi que des outils de pilotage terrain pour accompagner les utilisateurs dans la gestion de la fertilisation organique et sécuriser les itinéraires de production.
Pour cette étude, il est proposé une segmentation selon le type de support de culture en distinguant :
  • les supports de type organique (à base de tourbe, composts, écorces, fibres végétales,...) couramment utilisés en horticulture ornementale pour la production en conteneurs. Ce secteur couvre la production de plantes fleuries, de plantes ligneuses de pépinière et de plantes aromatiques pour l’amateur.
  • les supports de type organique en mottes pour la production de plants maraîchers biologiques pendant la phase d’élevage (cultures courtes en mini-mottes, en plaques alvéolées et mottes pressées - cultures longues en mini-mottes et mottes pressées).
Les objectifs du projet sont :
  • De caractériser et de modéliser la dynamique de minéralisation de l'azote des fertilisants organiques hors-sol pour un certain nombre d'engrais et de supports de culture.
  • De développer des indicateurs de terrain à destination des producteurs pour le pilotage de la fertilisation organique en condition in situ.
  • De proposer un outil prédictif pour le raisonnement de la fertilisation organique en conduite hors-sol.

ENJEUX

Le recours à des fertilisants organiques pour des cultures en pots ou en mottes se développe, soit par volonté de réduire l’utilisation d’engrais de synthèse soit dans le cadre d’une approche AB. Dans la pratique, des limites ont été observées quant à l’utilisation d’engrais organiques pour les cultures en pot ou en mottes (retard de minéralisation et présence d’azote ammoniacal en excès en période froide, excès de minéralisation en période chaude, interactions support de culture / fertilisant mal connues,…). Ainsi, des accidents de culture incriminant les substrats sont constatés sans pouvoir apporter d’éléments de réponse car les substrats bio, de par la nature même de leurs composants (compost, tourbe, écorces, fertilisants organiques variés…), évoluent dans le temps et en fonction des conditions de stockage. De plus, les conditions environnementales et les pratiques culturales peuvent influencer leur comportement. Par ailleurs, pour des cultures de longue durée (supérieure à 2 mois) comme les plantes condimentaires ligneuses (thym, romarin,…) ou les plants maraîchers à élevage long (tomates, choux ou alliums avec des durées d’élevage allant respectivement de 8 à 12 semaines), il peut être nécessaire de prendre le relais de la fertilisation de fond avec des apports complémentaires en surfaçage ou en irrigation fertilisante. Or, les indicateurs de suivi traditionnellement utilisés pour une fertilisation minérale (pH et électro conductivité du substrat,...) ne sont pas transposables lorsqu’il s’agit d’une fertilisation organique. Ce manque d’indicateurs de suivi ne facilite pas une bonne mise en adéquation des besoins du végétal avec le déclenchement des apports complémentaires. L’évolution en cours de culture des réserves liées à la fumure organique de fond n’est pas connue et le relais de fertilisation est aléatoire.
De nombreux travaux ont porté récemment sur la minéralisation des produits organiques (ou MAFOR), et les bases de données existent sur leur composition et leur aptitude à la minéralisation (CASDAR Réseau PRO, groupe PRO du COMIFER, base AZOPRO du CTIFL, programme Quali Agro, projet DOSTE PROLAB). Des équations décrivant la minéralisation des nutriments sont proposées, généralement basées sur une description de la composition initiale, et mobilisant les lois d’action des facteurs environnementaux principaux, notamment la température et l’humidité. Néanmoins la quasi-totalité de ces travaux ont porté sur la minéralisation des produits apportés au sol ou dans le sol. Par ailleurs il existe un manque évident de données de référence sur les besoins totaux et la dynamique des besoins des cultures horticoles compte tenu de la diversité d’espèces et de leur poids
économique. Nous faisons a priori l’hypothèse qu’un certain nombre de formalismes pourront être repris pour être paramétrés dans le contexte des cultures hors-sol, mais nous n’excluons pas de devoir adapter ces formalismes, en raison du rôle important des propriétés biologiques et physiques des substrats sur la disponibilité des produits et l’activité microbienne.
Le développement de tels outils adaptés aux cultures hors-sol constituerait un réel appui pour fiabiliser les productions biologiques ou ayant recours à la fertilisation organique.
Enfin, par la présence de plusieurs établissements pédagogiques, les partenaires de ce projet permettront un transfert rapide vers les apprenants (environ 800 élèves et étudiants concernés), futurs acteurs des entreprises agricoles.

ACTIONS DU PROJET

Le projet se divise en 3 actions principales couplant une approche en conditions contrôlées au laboratoire et une approche « terrain » comprenant plusieurs dispositifs expérimentaux en conditions de culture.

Action 1- Caractérisation de la minéralisation en conditions hors-sol à partir de substrats et d’engrais de référence :
  • Tâche 1-1 - Inventaire des substrats et engrais organiques utilisables et sélection des produits de référence.
  • Tâche 1-2 - Caractérisation de l’effet de différents paramètres sur la minéralisation de l’azote en conditions hors-sol
  • Tâche 1.3 - Acquisition de données de référence pour la caractérisation de la minéralisation de l’azote organique et sa disponibilité en hors-sol.

Action 2 - Développement d’outils de pilotage de la fertilisation :
  • Tâche 2-1 - Définition d’un outil de prédiction de la minéralisation adapté aux supports de culture hors-sol.
  • Tâche 2-2 - Recherche d’indicateurs pour le pilotage in situ - Mise au point d'outils de terrain.
  • Tâche 2-3 - Test en situation - Validation des outils en conditions réelles auprès d’un panel de testeurs.

Action 3 - Coordination du projet, valorisation et transfert :
  • Tâche 3-1 – Coordination du projet.
  • Tâche 3-2 – Valorisation et transfert des résultats.
  • Tâche 3-3 – Transfert pédagogique.