Engrais naturel - Revista Pesquisa Fapesp
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Agriculture y Engrais naturel Une légumineuse utilisée comme engrais peut augmenter la production de canne à sucre de 35% Evanildo da Silveira Publié en décembre 2014 1 L es engrais verts à base de biomasse d’espèces végétales utilisées par les exploitants agricoles du monde entier et qui servent à fertiliser d’autres plantes ne datent pas d’hier, mais il y a peu d’études scientifiques expliquant leur fonctionnement et quantifiant leurs résultats. C’est justement ce qu’a cherché à découvrir l’agronome Edmilson José Ambrosano, chercheur à l’Agence Pauliste de Technologie des Agrobusiness (Apta), du Secrétariat à l’Agriculture et à l’Approvisionnement de São Paulo, dans deux projets soutenus par la FAPESP. Les études montrent que l’utilisation du crotalaire (Crotalaria juncea) peut remplacer totalement l’apport d’engrais à base d’azote chimique dans les champs 62 z édition spéciale novembre 2015 de canne à sucre, favorisant ainsi un gain de productivité de l’ordre de 35% et un bénéfice financier d’environ 150%. Le crotalaire est une plante vigoureuse et à croissance rapide originaire d’Asie. C’est l’espèce qui produit la plus grande quantité de biomasse dans un minimum de temps. C’est en outre une plante fibreuse utilisée pour la fabrication de papiers spéciaux. L’un des principaux avantages de son utilisation comme engrais vient du fait qu’il s’agit d’une légumineuse, famille dont les espèces ont la capacité de fixer ou d’incorporer l’azote de l’air en une molécule organique. « Dans le règne végétal et à de rares exceptions, il n’y a que les légumineuses qui parviennent à fixer l’air atmosphérique à l’aide de bacté- ries qui se trouvent dans leurs racines », explique Edmilson José Ambrosano. « Outre le fait de fournir cet élément, le crotalaire est également utilisé pour récupérer les sols dégradés ». Quant à la canne à sucre, c’est l’une des principales cultures agricoles du pays. La production de canne est une culture semipérenne, étant cultivée au même endroit durant quatre ou huit ans avec une récolte par an. À la fin de ce cycle, les champs de canne à sucre sont détruits et à nouveau replantés. Au Brésil, 1,9 millions d’hectares sont replantés chaque année. « C’est dans ces zones ou dans de nouvelles que l’on incorpore l’engrais vert pour récupérer le sol et introduire l’azote », déclare Edmilson José Ambrosano. « Ceci se fait au Brésil depuis 1934 ». Technique nucléaire Plantation de crotalaire (à gauche) : une plus grande quantité de biomasse en un temps plus court Expérimentation réalisée au Cena, à Piracicaba, par l’application de composants d’azote 15 sur le crotalaire (dessous) Photographies 1 Fabio colombini 2 Edmilson Ambrosano / apta 1 L’objectif de la recherche qui a commencé en 2003 et qui s’est poursuivie jusqu’à récemment était d’étudier l’effet de l’apport d’engrais vert sur la canne à sucre. « Nous savions déjà que le crotalaire était un bon engrais et fonctionnait bien en tant que fournisseur d’azote », explique-t-il. « Nous voulions savoir combien de cet élément était transféré de la légumineuse vers la canne à sucre. Nous en avons profité pour vérifier le transfert de l’azote présent dans le sulfate d’ammonium qui est un engrais chimique très répandu. Notre intention était de comparer l’efficacité des deux types d’engrais, le vert et le chimique ». Pour mener cette étude, Edmilson Ambrosano a réalisé une expérience à l’aide d’une méthode appelée marquage isotopique de l’azote. C’est l’élément le plus abondant de l’atmosphère terrestre et il représente environ 78% de la totalité des gaz qui entourent la planète, l’oxygène ne représentant que 21% de ces gaz. Il se trouve dans l’air sous la forme de N2, molécules formées de deux atomes liés par une liaison covalente (qui partage les électrons) triple, hautement résistante. C’est pour cela que les animaux et les plantes ne parviennent pas à métaboliser l’azote. Les légumineuses sont une manière naturelle de tirer profit de l’azote grâce aux bactéries, principalement celles du genre Rhizobium. Ces microorganismes s’associent et entrent en symbiose avec les plantes, créant des nodules sur leurs racines qui leur permettent de capturer le gaz de l’air (le sol est poreux), et le transformer en composants azotés composés d’acides aminés 2 qui peuvent être métabolisés par les végétaux. Les fabricants d’engrais utilisent une autre manière pour transformer l’azote de la nature en élément utilisable par les plantes, mais ce processus est coûteux en énergie et c’est donc l’engrais le plus onéreux. L’azote existe dans la nature sous la forme de deux isotopes, l’azote14 ( 14 N), qui représente 99,634% du total dans l’atmosphère, et le 15 ( 15 N), équivalent à 0,366%. Les isotopes sont des variantes d’un même élément chimique, avec les mêmes propriétés, le même nombre de protons mais pas de neutrons. Ainsi, le 14N possède sept protons et sept neutrons, par contre le 15N possède un neutron de plus, ce qui le rend plus lourd. « C’est pour cela que nous avons dû imaginer une manière pour marquer ces éléments présents dans le crotalaire et pouvoir ainsi vérifier la quantité dont la canne à sucre tirerait profit », explique Edmilson Ambrosano. Cette étude a été menée au Centre d’Énergie Nucléaire dans l’Agriculture (Cena), de l’Université de São Paulo (USP), également à Piracicaba, qui a produit de l’azote contenant 70% de 15N et 30% de 14N. L’étape suivante a consisté à préparer deux terrains, un de 2,80 mètres sur 2 et l’autre de 1,40 mètre sur 1, pour y planter le crotalaire. Dans le premier terrain la plante a reçu un apport d’urée riche en 15N, par aspersion sur ses feuilles. Dans le second, la plantation a reçu un apport de sulfate d’ammonium, également riche en 15N. On a ensuite laissé la plante se développer jusqu’à une hauteur d’environ 2 mètres. Les deux terrains ont ensuite été fauchés et la canne à sucre y a été plantée pour y être cultivée pendant cinq ans et récoltée trois fois. La récupération du 15N a été mesurée au cours des deux premières récoltes. Pour réaliser ces mesures, le chercheur prélevait des feuilles de la canne à sucre qui partaient ensuite au laboratoire pour analyser la quantité d’azote marqué, c’est-à-dire du 15N du crotalaire, à l’aide d’un spectromètre de masse. « Dans les deux premières récoltes consécutives, la transmission d’azote du crotalaire vers la canne à sucre a été de 19% et de 21%, et pour celui ayant reçu un apport de sulfate d’ammonium, a été de 46% à 49% », raconte Edmilson Ambrosano. « Nous avons conclu que cet apport d’azote est subvenu aux besoins de la canne qui s’élèvent à 70 kilos par hectare ». Bien que le sulfate d’ammonium ait transmis davantage d’azote à la canne à sucre, l’engrais vert possède d’autres avantages qui dépassent cette différence. « Outre le fait d’être bon marché, le crotalaire protège le sol des fortes pluies en le décompactant et en améliorant l’infiltration de l’eau », déclare Edmilson Ambrosano. n Projets 1. Dynamique de l’azote sur la canne à sucre après apport d’engrais vert avec Crotalaria juncea (nº 2006/59705-0) ; Modalité Aide à la Recherche Régulière; Chercheur responsable Edmilson José Ambrosano (Apta) ; Investissement 36 860,00 reais (FAPESP). 2. Dynamique de l’azote sur la canne à sucre après apport d’engrais vert avec Crotalaria juncea (nº 1998/16446-6) ; Modalité Ligne Régulière d’Aide au Projet de Recherche ; Chercheur responsable Edmilson José Ambrosano (Apta); Investissement 26 309,10 reais et 701,02 dollars US (FAPESP). Article scientifique Ambrosano, E. J. et al. 15N-labeled nitrogen from green manure and ammonium sulfate utilization by the sugarcane ratoon. Scientia Agricola. v. 68, n. 3, p. 361-8. jun. 2011. pESQUISA FAPESP z 63