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Gestion de l'azote en grandes cultures :
les connaissances et outils disponibles
permettent-ils de concilier
exigences agronomiques et environnementales ?
Résumé
Des enjeux importants pe
`
sent sur la gestion de l’azote dans les syste
`
mes de culture. Des
progre
`
s inde
´
niables ont e
´
te
´
re
´
alise
´
sdanslacompre
´
hension et la quantification de la
dynamique des besoins d’une diversite
´
de cultures, des de
´
terminants des processus implique
´
s
dans l’organisation et la mine
´
ralisation de l’azote des matie
`
res organiques du sol, et de
l’origine de la variabilite
´
de l’efficience d’utilisation d’un engrais apporte
´
. Ces connaissances
ont e
´
te
´
inte
´
gre
´
es dans des outils de raisonnement de la fertilisation azote
´
e, et des outils de
pilotage. Ceux-ci visent a
`
raisonner les apports d’azote de manie
`
re a
`
subvenir aux besoins de la
culture tout au long du cycle en vue de maximiser sa croissance, impliquant de fait des pe
´
riodes
de suralimentation. Des connaissances re
´
centes permettent d’envisager de nouveaux
paradigmes du raisonnement de la fertilisation azote
´
e, autour de la notion de carence
temporaire utile, visant a
`
maximiser l’efficience d’utilisation des engrais apporte
´
s, et minimisant
les pertes environnementales. Enfin, d’autres leviers que la fertilisation azote
´
e peuvent e
ˆ
tre
mobilise
´
s pour ge
´
rer l’azote dans les syste
`
mes de culture, et a
`
l’e
´
chelle du territoire.
Mots cle
´
s:azote;carence;cycledelazote;efcienced’utilisation ; environnement ; gestion.
The
`
mes : me
´
thodes et outils ; productions ve
´
ge
´
tales ; ressources naturelles et
environnement ; sols.
Abstract
Nitrogen management in arable crops: Can available knowledge and tools reconcile
agronomic and environmental needs?
Nitrogen management in cropping systems must face strong challenges. Substantial
progress has been made in understanding the dynamics of nitrogen requirements for diverse
crops, the determinants of immobilization and mineralization of nitrogen from organic matter
in the soil, and the factors explaining the variability in the use efficiency of nitrogen fertilizers.
This knowledge has been integrated in decision-making support tools for nitrogen fertilization
as well as in monitoring tools. Such tools aim at satisfying crop nitrogen requirements
throughout the crop cycle in order to maximise growth but often lead to periods of excess
nitrogen nutrition. More recent knowledge on the effects of temporary nitrogen deficiencies
make it possible to reflect upon new paradigms for nitrogen fertilization management. They
involve the concept of useful nitrogen deficiency based on the objective of maximizing
nitrogen efficiency as a fertilizer and thus minimising environmental losses. Finally, other levers
than nitrogen fertilization can be mobilized to take the above mentioned challenges in nitrogen
management into account and enlarge the question to the landscape scale.
Key words: environment; fertilization; monitoring techniques; nitrogen; nitrogen cycle.
Subjects: natural resources and environment; soils; tools and methods; vegetal
productions.
Marie-H
elène Jeuffroy
1
Philippe Gate
2
Jean-Marie Machet
3
Sylvie Recous
4
1
Inra-AgroParisTech
UMR211 Agronomie
Bâtiment EGER
78850 Thiverval-Grignon
France
<Marie-Helene.Jeuffroy@grignon.inra.fr>
2
ARVALIS-Institut-du-v
eg
etal
3 rue Joseph et Marie Hackin
75116 Paris
France
<p.gate@arvalisinstitutduvegetal.fr>
3
Inra
UR AgroImpact
Pôle du Griffon
180 rue Pierre-Gilles de Gennes
02000 BARENTON-BUGNY
France
<Jean-Marie.Machet@laon.inra.fr>
4
INRA-URCA
UMR FARE
CREA
2 esplanade Roland-Garros
BP 224
51686 Reims cedex
France
<sylvie.recous@reims.inra.fr>
doi: 10.1684/agr.2013.0639
Pour citer cet article : Jeuffroy MH, Gate P, Machet JM, Recous S, 2013. Gestion de l'azote en
grandes cultures : les connaissances et outils disponibles permettent-ils de concilier exigences
agronomiques et environnementales ? Cah Agric 22 : 249-57. doi : 10.1684/agr.2013.0639
Tirés à part : M.-H. Jeuffroy
249Cah Agric, vol. 22, n8 4, juillet-aou
ˆ
t 2013
Synthèse
D
e nombreux enjeux pe
`
sent
aujourd’hui sur la gestion de
l’azote en agriculture, et en
particulier concernant les grandes
cultures. D’une part, les questions
e
´
conomiques, souvent au centre des
de
´
cisions des agriculteurs, ont une
influence sur les pr atiques de fertilisa-
tion azote
´
e : on a assiste
´
, dans les
dernie
`
res anne
´
es, a
`
la fois a
`
une
envole
´
e des cours des engrais azote
´
s
de synthe
`
se (le prix a quasiment triple
´
entre janvier 2000 et janvier 2009), et a
`
une forte variabilite
´
du prix des
produits re
´
colte
´
s (le prix du ble
´
a
e
´
volue
´
entre 90 euros/t en 2005 et
180 euros/t en 2011, avec des pointes
pouvant aller jusqu’a
`
250 euros/t).
D’autre part, la responsabilite
´
de
l’agriculture est maintenant ave
´
re
´
e
dans les nombreux impacts environ-
nementaux identifie
´
s aujourd’hui
(MEA, 2005). Concernant la teneur
trop e
´
leve
´
e des eaux souterraines en
nitrate, l’accroissement des e
´
missions
de gaz a
`
effet de serre, corre
´
le
´
es
aux pratiques de fertilisation azote
´
e
(Snyder et al., 2009), ou la volatilisa-
tion ammoniacale des engrais e
´
pan-
dus, le ro
ˆ
le de la fertilisation azote
´
e
dans la pollution de l’eau et de l’air est
reconnu. Par ailleurs, la fabrication et
le transport des engrais azote
´
sde
synthe
`
se requie
`
rent de larges quanti-
te
´
s d’e
´
nergie fossile, venant ainsi
grever une ressource qui se rare
´
fie.
Enfin, l’agriculture constitue une voie
possible et inte
´
ressante de valorisation
des produits re
´
siduaires organiques,
a
`
condition de bien raisonner leur
gestion.
Pour de nombreuses espe
`
ces de
grandes cultures, en re
´
gion tempe
´
re
´
e,
la couverture des besoins en azote (N)
ne
´
cessaires pour satisfaire la produc-
tion maximale permise par le climat
requiert un apport d’engrais, car
les quantite
´
s fournies par le sol ne
suffisent pas. Les besoins d’azote par
quintal de grains produits varient,
pour les principales grandes cultures,
de 2,2 kg N/q (orge, maı
¨
s) a
`
6,5 kg N/
q (colza). Ce recours a
`
l’engrais est
d’ailleurs diffe
´
rent entre les situations
pe
´
doclimatiques, en fonction notam-
ment de la profondeur et du type de
sol. Les seules espe
`
ces pour lesquelles
un apport d’engrais azote
´
n’est pas
ne
´
cessaire sont les le
´
gumineuses (a
`
graines ou fourrage
`
res), qui disposent
de la capacite
´
de fixer l’azote atmos-
phe
´
rique par fixation symbiotique.
L’ajustement des apports aux besoins
de la culture et a
`
la disponibilite
´
du sol
fait, depuis la fin des anne
´
es 1960,
l’objet de nombreuses recherches.
Celles-ci se sont traduites par la mise
au point d’outils de raisonnement de
la fertilisation qui concernent soit la
dose totale a
`
appliquer, soit le frac-
tionnement de cell e-ci, soit le pilotage
des apports. Ces outils ont, pour la
plupart, d’abord e
´
te
´
de
´
veloppe
´
s sur
ble
´
, puis ont souvent e
´
te
´
adapte
´
sa
`
d’autres grandes cultures des zones
tempe
´
re
´
es. La me
´
thode statique du
bilan azote
´
,e
´
labore
´
ede
`
slede
´
but des
anne
´
es 1970, permet d’estimer la dose
totale d’engrais N a
`
apporter a
`
une
culture en fonction de la diffe
´
rence
entre les besoins de celle-ci (pour
atteindre un rendement donne
´
)etla
disponibilite
´
de l’azote du sol, estime
´
e
a
`
travers diffe
´
rents postes du cycle
de l’azote (Re
´
my et He
´
bert, 1977).
Cette me
´
thode a e
´
te
´
de
´
cline
´
e sous
diffe
´
rentes formes (logiciel Azofert
1
,
re
´
glette azote). La difficulte
´
de gestion
de la fertilisation consiste alors essen-
tiellement a
`
ajuster le plus pre
´
cise
´
ment
possible les apports a
`
la dynamique
des besoins de la culture et aux
conditions d’utilisation les plus favo-
rables, car toute de
´
viation par rapport
a
`
ces principes conduit ine
´
vitablement
a
`
des pertes d’azote vers l’environne-
ment. Or, la pre
´
vision de la dyna-
mique des besoi ns de la culture
et de l’offre du sol de
´
pend de
facteurs inconnus au moment de la
pre
´
vision, notamment du climat pen-
dant l’ensemble du cycle de la culture,
mais e
´
galement de processus biologi-
ques dont la variabilite
´
peut e
ˆ
tre tre
`
s
importante. E
´
tant donne
´
les quantite
´
s
d’azote mises en jeu, l’ajustement de la
fertilisation azote
´
e doit e
ˆ
tre pre
´
cis a
`
10 % pre
`
s pour e
´
viter les pertes vers
l’environnement ! De
`
s lors, il apparaı
ˆ
t
difficile de pre
´
voir aussi pre
´
cise
´
ment
les processus biologiques, c’est pour-
quoi les acteurs de la filie
`
re se sont
pluto
ˆ
t attache
´
sa
`
travailler sur des
outils, faciles d’usa ge, de suivi de l’e
´
tat
de la culture et du sol, afin de pouvoir
ajuster, en cours de culture, l’offre aux
besoins, en tenant compte du suivi de
l’e
´
tat de la culture ou du sol. Ainsi
plusieurs outils de pilotage (me
´
thode
Jubil
1
,me
´
thode HNT
1
,me
´
thode de
la ‘bande double densite
´
’, Farmstar
1
,
He
´
liotest, etc.) ont e
´
te
´
mis au point
pour identifier plus pre
´
cise
´
ment
les dates optimales de fertilisation,
compte tenu de la dynamique des
besoins de la culture, ainsi que la dose
du dernier apport, corrigeant ainsi
l’incertitude lie
´
ea
`
l’estimation des
postes du bilan et a
`
la croissance plus
ou moins forte du peuplement selon le
climat de l’anne
´
e. Tous ces outils
reposent sur l’hypothe
`
se d’un fonc-
tionnement optimal du couvert ve
´
ge
´
-
tal (sans facteur limitant autre que
l’azote), et d’un objectif de rende ment
que l’on espe
`
re atteindre. Pourtant, il
est clair aujourd’hui que ces outils de
pilotage ne permettent pas de relever
les de
´
fis majeurs de l’avenir (satisfaire
un rendement e
´
leve
´
, une qualite
´
requise par les usages et la minimisa-
tion des pertes vers l’environnement)
et il appar
ˆ
tne
´
cessaire de changer de
paradigme pour renouveler les modes
de raisonnement de la fertilisation.
Des connaissances re
´
centes peuvent
efficacement nous y aider.
Des connaissances
nouvelles dans la
compréhension
des processus liés
au cycle de l'azote
Trois grands domaines de connaissan-
ces, ayant une forte influence sur
le calcul des doses a
`
apporter, ont
e
´
te
´
explore
´
s dans les travaux de
recherche des vingt dernie
`
res anne
´
es :
la fourniture d’azote par le sol,
en quantite
´
totale et en dynamique,
la cine
´
tique de besoin des cultures,
et les de
´
terminants de l’utilisation
de l’engrais az ote
´
apporte
´
par les
cultures.
La fourniture d'azote
au niveau du sol
Depuis les premiers travaux sur la
me
´
thode du bilan azote
´
, qui consti-
tuait un re
´
el progre
`
sa
`
l’e
´
poque pour
tenter d’ajuster la fertilisation azote
´
e
a
`
la demande de la culture en tenant
compte de l’offre du sol, les outils
de raisonnement se sont multiplie
´
s.
L’ame
´
lioration de la connaissance
des processus a permis d’affiner la
me
´
thode du bilan et de la rendre plus
pre
´
cise (Comifer, 2011).
250 Cah Agric, vol. 22, n8 4, juillet-aou
ˆ
t 2013
De nombreuses avance
´
es ont notam-
ment e
´
te
´
re
´
alise
´
es dans les connais-
sances conce rnant les deux processus
e
´
le
´
mentaires oppose
´
s qui de
´
terminent
la mine
´
ralisation nette : l’organisation
brute et la mine
´
ralisation brute de
l’azote. Ces processus constituent,
avec la nitrification, le « cycle interne
de l’azote » dans le sol. La mine
´
ralisa-
tion brute refle
`
te la libe
´
ration d’azote
mine
´
ral a
`
partir de la de
´
gradation des
sources organiques (principalement
l’humus du sol) alors que l’organisa-
tion brute refle
`
te les besoins en azote
des de
´
composeurs pour de
´
grader les
matie
`
res organiques fraı
ˆ
ches riches
en carbone de
´
gradable (re
´
sidus de
re
´
colte, litie
`
res racinaires, produits
re
´
siduaires). Ainsi des situations peu-
vent e
ˆ
tre proches du point de vue de
leur mine
´
ralisation nette d’azote, mais
correspondre a
`
des bilans de flux bruts
tre
`
s diffe
´
rents (Recous et al., 1999).
Les travaux visant a
`
pre
´
voir la de
´
com-
position des re
´
sidus ve
´
ge
´
taux, en
fonction de leur composition et de
leur quantite
´
, ont permis de montrer
que la dynamique de mine
´
ralisation
de l’azote, associe
´
ea
`
leur de
´
composi-
tion, est fortement de
´
termine
´
e par
la qualite
´
des organes concerne
´
s
(Trinsoutrot et al., 2000 ; Nicolardot
et al., 2001 ; Bertrand et al., 2006) qui
peut e
ˆ
tre, pour les re
´
sidus de re
´
colte,
approche
´
e par leur rapport carbone/
azote. Ces connaissances permettent
de pr oposer des e
´
quations de simula-
tion de la quantite
´
d’azote mine
´
ral issu
de ces re
´
sidus, d’ores et de
´
ja
`
incorpo-
re
´
es dans les outils de raisonnement
de la fertilisation azote
´
e (Azofert
1
notamment). Ces me
ˆ
mes formalismes
s’appliquent aux re
´
sidus de la culture
pre
´
ce
´
dente, mais e
´
galement aux cultu-
res interme
´
diaires mises en place puis
enfouies dans le sol, et aux produits
re
´
siduaires organiques .
La mine
´
ralisation de l’azote organique
a longtemps e
´
te
´
simule
´
ea
`
travers
l’e
´
quation dite du K2 (He
´
nin et
Dupuis, 1945). Une caracte
´
risation
dynamique de cette fonction a pu e
ˆ
tre
obtenue gra
ˆ
ce a
`
la notion de temps
normalise
´
, prenant en compte les
variations de tempe
´
rature et d’humi-
dite
´
du sol (Andren et Paustian, 1987).
Ce formalisme permet notamment de
standardiser les re
´
fe
´
rences acquises
dans des contextes tre
`
s varie
´
s, et de
tenir compte des conditions environ-
nementales dans la dynamique de
fourniture d’azote par le milieu. Une
e
´
quation unique a e
´
te
´
propose
´
eet
peut e
ˆ
tre utilise
´
e, aussi bien au
laboratoire que dans n’importe quelle
parcelle agricole (Recous et al., 1999).
Des travaux re
´
cents ont montre
´
qu’on
pouvait ame
´
liorer significativement la
qualite
´
pre
´
dictive des mode
`
les de
mine
´
ralisation en utilisant un mode
`
le
statistique (Vale
´
et al., 2007).
La compre
´
hension des processus
de
´
terminants des pertes gazeuses
(He
´
nault et al., 2005)ae
´
te
´
ame
´
liore
´
e
et est d’ores et de
´
ja
`
valorise
´
e dans les
outils de raisonnement de la fertilisa-
tion. Les dernie
`
res ame
´
liorations
concernant la me
´
thode du bilan (a
`
travers le logiciel AzoFert
1
) permet-
tent notamment de tenir compte de la
volatilisation d’ammoniac et de la
de
´
nitrification, a
`
l’origine d’e
´
missions
de N
2
O, dans le calcul de la dose totale
a
`
appliquer.
La dynamique de nutrition
azotée des cultures
Les besoins en azote d’une culture
sont, pour la plupart des grandes
cultures, estime
´
s en fonction de
l’objectif de production vise
´
. Ainsi,
par exemple chez le ble
´
, le besoin
unitaire a e
´
te
´
estime
´
a
`
3 kg d’azote par
quintal de grains produits. Ce forma-
lisme ne permet pas totalement de
tenir compte de la variabilite
´
de la
production, lie
´
e aux conditions de
culture. Des mode
`
les de culture ont
alors e
´
te
´
de
´
veloppe
´
s dans le but de
caracte
´
riser la dynamique de crois-
sance et d’abs orption d’azote d’une
culture, afin d’estimer celle des
besoins et ainsi de mieux pre
´
voir la
strate
´
gie de fertilisation azote
´
e sou-
haitable. Fonde
´
s pour la plupart sur le
formalisme de Monteith (1972), ces
mode
`
les permettent de simuler la
dynamique de production de bio-
masse d’une culture en fonction de
son cycle phe
´
nologique et du rayon-
nement photosynthe
´
tiquement actif
disponible. A
`
partir des fonctions
d’interception du rayonnement par
les surfaces vertes de la culture, et
de conversion de ce rayonnement en
biomasse, la croissance de la culture
peut e
ˆ
tre simule
´
e, en fonction du
climat. A
`
ces fonctions « potentielles »
peuvent s’ajouter des freins, lie
´
sa
`
un
stress hydrique ou a
`
une carence
azote
´
e, a
`
une maladie ou a
`
un
ravageur (plus rarement pre
´
sents dans
les mode
`
les), qui viennent perturber la
croissance.
Depuis les travaux de Lemaire et
Salette (1984), la notion de courbe de
dilution a e
´
te
´
largement utilise
´
e. Cette
notion traduit la baisse de teneur en
N de la culture au fur et a
`
mesure de sa
croissance ae
´
rienne. Les travaux de
Justes et al. (1994), appliquant cette
notion au ble
´
, ont montre
´
qu’il existait
une teneur en azote critique, c’est-a
`
-
dire une valeur minimale de pour-
centage d’azote, pour une biomasse
donne
´
e, permettant d’assurer la crois-
sance maximale de la culture : si la
teneur en azote de la culture est
infe
´
rieure a
`
cette teneur critique, alors
la croissance ulte
´
rieure de la culture est
re
´
duite. La stabilite
´
de cette courbe
critique, pour une large gamme de sols,
de varie
´
te
´
s et de climats, a e
´
te
´
de
´
mon-
tre
´
e et permet d’utiliser cette re
´
fe
´
rence
pour estimer les besoins en azote de la
culture, en fonction de sa dynamique
de croissance. A
`
partir de cette notion,
le concept d’indice de nutrition azote
´
e
ae
´
te
´
de
´
veloppe
´
pour caracte
´
riser l’e
´
tat
de nutrition d’une culture, et notam-
ment l’existence d’une carence en cet
e
´
le
´
ment. D’abord utilise
´
sur les grami-
ne
´
es fourrage
`
res pour optimiser la
production de matie
`
re se
`
che ve
´
ge
´
ta-
tive, cet indicateur a e
´
te
´
de
´
cline
´
pour
les espe
`
ces a
`
grains afin d’optimiser le
rendement : les outils de raisonnement
de la fertilisation azote
´
e disponibles
aujourd’hui visent a
`
maintenir cet
indice au-dessus de 1 tout au long du
cycle, pour e
´
viter toute carence, pre
´
-
judiciable a
`
la croissance, et donc a
priori au rendement.
Enfin, les progre
`
s dans les connais-
sances sur la relation entre nutrition
azote
´
eete
´
laboration de la qualite
´
des
grains (teneur en prote
´
ines ou en huile
en particulier) permettent de tenir
compte de cette caracte
´
ristique pour
raisonner la fertilis ation azote
´
e. Ainsi,
la teneur en prote
´
ines est le re
´
sultat de
l’accumulation relative entre N et C
dans les gr ains, ces deux processus
e
´
tant de
´
termine
´
s par le ratio entre
offre et demande pour chaque type
d’assimilats, mais e
´
galement par les
conditions climatiques qui vont jouer
sur leur dynamique de disponibilite
´
.
Chez le ble
´
par exemple, la quantite
´
d’azote qui s’accumule dans les grains
est principalem ent de
´
termine
´
e par la
remobilisation vers ces derniers de
l’azote accumule
´
dans les parties
ve
´
ge
´
tatives avant floraison, avec une
251Cah Agric, vol. 22, n8 4, juillet-aou
ˆ
t 2013
faible variabilite
´
ge
´
ne
´
tique sur ce
caracte
`
re (Barbottin et al., 2005).
En revanche, l’amidon qui s’accumule
dans les grains provient plus
largement de la photosynthe
`
se post-
floraison. Mais cette dernie
`
re est
directement affecte
´
e par le processus
de se
´
nescence des organes foliaires,
qui de
´
pend e
´
troitement de la remobi-
lisation d’azote vers les grains. Il y a
donc une interaction tre
`
se
´
troite entre
nutrition carbone
´
e et azote
´
e pendant
cette phase du cycle, que l’on retrouve
chez de nombreuses autres espe
`
ces
(colza, pois, tournesol, ble
´
dur). Ces
e
´
le
´
ments sont aujourd’hui pris en
compte dans les conseils de fertilisa-
tion : ainsi, pour obtenir une qualite
´
satisfaisante pour les grains d’orge
destine
´
sa
`
la brasserie, il est recom-
mande
´
de re
´
duire l’apport d’azote
d’une trentaine d’unite
´
s par rapport
a
`
la dose calcule
´
e par la me
´
thode du
bilan. Au contraire, pour satisfaire les
exigences des meuniers en termes de
qualite
´
des grains de ble
´
ou des
pastiers concern ant la qualite
´
du ble
´
dur, il est recommande
´
de re
´
aliser un
troisie
`
me apport, proche de l’e
´
piaison,
pratique qui s’est aujourd’hui large-
ment re
´
pandue sur ces deux espe
`
ces.
L’antagonisme existant entre rende-
ment et teneur en prote
´
ines pourrait
e
ˆ
tre en partie de
´
passe
´
dans l’avenir
gra
ˆ
ce a
`
la de
´
couverte de ge
`
nes codant
pour une stimulation de l’absorption
postfloraison (Harrison et al., 2004).
Les déterminants
de la disponibilité de l'azote
pour les cultures
Depuis longtemps, on sait que, lors
d’un apport d’engrais azote
´
, la tota lite
´
n’est pas valorise
´
e par la culture : une
partie de l’engrais est organise
´
e dans
le sol (Recous et Machet, 1999), une
partie peut e
ˆ
tre volatilise
´
e(Le Cadre
et al., 2004) ou lixivie
´
e ou encore
perdue sous forme de N
2
et de N
2
O
par de
´
nitrification (He
´
nault et al.,
2005). Les processus conduisant a
`
ces pertes sont influence
´
s par les
conditions climatiques au moment
de l’apport (tempe
´
rature, vent, pre
´
-
sence de pluie), la nature chimique et
physique des fertilisants apporte
´
s, les
caracte
´
ristiques du sol lors de l’apport
(contenu en eau, pH notamment), ces
de
´
terminants agissant en interaction.
Ces connaissances peuvent e
ˆ
tre mobi-
lise
´
es pour choisir les pe
´
riodes opti-
males d’apport permettant de
favoriser l’utilisation par la culture.
Par exemple, un apport d’engrais suivi
rapidement d’une pluie, sous re
´
serve
qu’elle ne soit pas trop intense pour ne
pas induire de lixiviation, sera mieux
valorise
´
que s’il est suivi par une
pe
´
riode de se
´
cheresse.
A
`
co
ˆ
te
´
de ces facteurs externes,
Limaux et al. (1999) ont montre
´
, sur
ble
´
, que la vitesse de croissance
ae
´
rienne de la culture, au moment
de l’apport, jouait e
´
galement un ro
ˆ
le
de
´
terminant dan s l’efficience d’utilisa-
tion de l’engrais apporte
´
: il existe une
corre
´
lation tre
`
se
´
troite entre le coef-
ficient d’utilisation de l’azote (appa-
rent ou re
´
el) et la vitesse de croissance
dans les jours suivant l’apport. Cette
relation traduit l’effet des besoins
instantane
´
s de la culture dans sa
capacite
´
a
`
absorber l’azote, au de
´
tri-
ment des autres processus dans le sol
(organisation, lixiviation notamment ).
Ainsi, le sol ne constitue pas un
re
´
servoir dans lequel on peut « stoc-
ker » temporairement de l’engrais
azote
´
, qui sera mobilise
´
par la culture
lors de ses besoins. Si l’engrais est
apporte
´
a
`
une pe
´
riode de faible besoin
pour la culture, cet azote sera mobilise
´
par d’autres processus et ne sera plus
disponible pour la culture. Il est donc
particulie
`
rement important de re
´
aliser
les apports d’azote au plus pre
`
s des
besoins de la culture.
Une diversité d'outils
existants
pour raisonner
la fertilisation azotée
Ces connaissances ont progressive-
ment e
´
te
´
incorpore
´
es dans les outils de
raisonnement de la fertilisation azote
´
e
disponibles aupre
`
s des producteurs et
des conseillers. Aujourd ’hui, l’outil
AzoFert
1
, largement utilise
´
en re
´
gions
Centre, Picardie, NordPas-de-Calais
et Champagne-Ardenne en France
pour re
´
aliser les pr e
´
conisations de
fertilisation suite a
`
une mesure de
reliquat d’azote mine
´
ral en sortie
hiver, repose sur une approche dyna-
mique des processus e
´
le
´
mentaires de
fournitures en azote dans le sol (et non
de la mine
´
ralisation nette comm e
auparavant) et des besoins en azote
de la culture. Cette ame
´
lioration a
cependant un effet pervers : chacun
de ces postes ouvre la possibilite
´
de
de
´
finir une marge d’erreur et leur
cumul conduit a
`
une marge de se
´
curite
´
qui peut devenir excessive et induire
des pertes d’azote.
En paralle
`
le et pour pallier les de
´
fauts
de la me
´
thode du bilan, lie
´
s notam-
ment a
`
notre incapacite
´
a
`
pre
´
voir le
climat a
`
moyen terme et ses conse
´
-
quences sur les besoins azote
´
s des
cultures et sur l’offre du sol, des outils
de pilotage de la fertilisation azote
´
e
ont vu le jour. Ces derniers permettent
notamment d’ajuster les apports
d’engrais azote
´
s, en fonction de l’e
´
tat
du syste
`
me sol-plante mesure
´
au cours
du cycle. On peut notamment citer la
« Bande Double Densite
´
», dont le
principe est d’accr
ˆ
tre, en semant
une double densite
´
sur une toute
petite zone de la parcelle, les besoins
pre
´
coces du peuplement, et donc de
de
´
tecter par observation visuelle du
couvert la date d’entre
´
e en caren ce de
cette zone, indica trice d’une entre
´
een
carence proche du reste de la parcelle.
Le me
ˆ
me raisonnement est inclus dans
l’outil He
´
liotest, adapte
´
a
`
la culture du
tournesol. On peut e
´
galement citer les
outils base
´
s sur la mesure de la teneu r
en nitrate du jus de base de tige
tels que Jubil
1
, les outils base
´
s sur une
mesure de transmittance des feuilles
tels que le HNTester
1
(estimation de
la teneur en chlorophylle, corre
´
le
´
e
par varie
´
te
´
et par stade a
`
la teneur
en azote), et, depuis une dizaine
d’anne
´
es, les outils base
´
s sur des
images satellitaires des parcelles entie
`
-
res tels que Farmstar
1
. Si ces outils ont
permis de faire de re
´
els progre
`
s dans
l’ajustement de l’offre azote
´
e aux
besoins de la plante, re
´
duisant de fait
les pertes vers l’environnement car
ajustant mieux la dynamique de l’offre
a
`
celle des besoins de la culture, en
tenant compte de la variabilite
´
inter-
annuelle ou interparcellaire dans
l’e
´
volution des besoins de la culture,
on constate qu’ils ne permettent pas
d’e
´
viter totalement ces pertes.
En effet, tous les outils disponibles
aujourd’hui pour raisonner la fertilisa-
tion azote
´
e sont base
´
s sur le principe de
couverture totale des besoins en azote
de la culture pour maintenir un e
´
tat de
nutrition azote
´
e non limitant tout au
long du cycle, condition ne
´
cessaire a
`
252 Cah Agric, vol. 22, n8 4, juillet-aou
ˆ
t 2013
l’obtention du rendement maximum
permis par le climat. Ce principe
conduit ine
´
vitablement a
`
des pe
´
riodes
de suralimentation : l’offre en azote est
supe
´
rieure aux besoins, ce qui est
favorable a
`
un de
´
tournement de l’azote
par les processus microbiens du sol ou
l’entraı
ˆ
nement par l’eau de drainage,
au de
´
triment de la valorisation par la
culture. De plus, me
ˆ
me en utilisant les
connaissances les plus pre
´
cises pour
pre
´
voir les besoins, les incertitudes
lie
´
es a
`
la variabilite
´
interannuelle du
climat, en particulier la tempe
´
rature et
la pluie qui jouent sur la mine
´
ralisation
d’azote dans le sol, et le rayonne-
ment qui joue sur la croissance de
la culture, peuvent conduire a
`
des
erreurs d’estimation des besoins de
l’ordre de 30 a
`
40 kg N/ha pour un
ble
´
a
`
floraison (figure 1).
Un changement
de paradigme
est nécessaire
dans le raisonnement
de la fertilisation
azotée
Les outils actuels de fertilisation ont tous
pour principe d’anticiper les pe
´
riodes
de forte absorption par la culture,
et donc de favoriser une disponibilite
´
d’azote dans le milieu non limitante
pour la culture. Au contraire, raisonner
les apports d’engrais de manie
`
re a
`
maximiser l’efficience de leur utilisa-
tion par la culture conduit a
`
apporter
l’engrais seulement au moment ou
`
les
besoins de la culture sont e
´
leve
´
s, mais
induit un risque d’occurrence de
carences azote
´
es temporaires. Pour
favoriser cette pratique, il est donc
important de conn
ˆ
tre les effets de
telles carences, selon leur occurrence
dans le cycle cultural, pour e
´
viter les
carences les plus pre
´
judiciables au
rendement.
L’analyse des conse
´
quences, sur le
rendement et la teneur en prote
´
ines
des grains, de pe
´
riodes de carence
azote
´
ea
`
diffe
´
rentes pe
´
riodes du cycle,
a montre
´
que le rendement d’une
culture de ble
´
ayant subi une carence
n’est pas syste
´
matiquement significa-
tivement infe
´
rieur au rendement d’une
culture conduite a
`
l’optimum de
nutrition azote
´
e tout au long de son
cycle (Jeuffroy et Bouchard, 1999).
Ainsi, en l’absence de maladie et de
stress hydrique, des carences pre
´
co-
ces, suivies par une pe
´
riode d’alimen-
tation azote
´
e optimale, permettent
d’obtenir les meilleurs rendements
(figure 2). L’analyse d’une diversite
´
de situations ayant pre
´
sente
´
une
carence au printemps montre que le
rendement n’est pas affecte
´
si la
culture peut remonter a
`
un niveau
de nutrition azote
´
e satisfaisant pen-
dant le mois qui pre
´
ce
`
de la floraison. A
`
cette condition, une carence pre
´
coce,
me
ˆ
me longue, n’handicape pas le
rendement. Par ailleurs, on sait que
l’absorption d’azote par la culture
autour de, et me
ˆ
me apre
`
s, la floraison
est favorable a
`
l’accroissement de la
teneur en prote
´
ines des grains. Ces
connaissances ont permis de proposer
une trajectoire optimale de nutrition
azote
´
e pour une culture de ble
´
,
favorable au rendement et a
`
la teneur
en prote
´
ines : celle-ci est caracte
´
rise
´
e
par une pe
´
riode de carence « utile »
jusqu’au stade « 2 noeuds », puis une
dynamique de croissance et d’absorp-
tion importante pendant le mois
pre
´
ce
´
dant la floraison (figure 3). La
valorisation de l’engrai s e
´
tant ame
´
lio-
re
´
e dans ces situations, les cultures
sont caracte
´
rise
´
es par un besoin en
azote par quintal de grains produits
plus faible (o n passe par exemple de
3 kg/q environ a
`
2,7) : on peut donc
e
´
conomiser environ 20-30 unite
´
s
d’azote apporte
´
par hectare, sans
affecter le rendement.
Pour atteindre ces trajectoires de
nutrition azote
´
e, il est indispensable
de re
´
duire (voire, le plus souvent, de
0
50
100
150
200
250
300
14-janv 13-févr 14-mars 13-avr 13-mai 12-juin
Date
Azote critique (kg/ha)
27
86, an1
86, an2
21
Figure 1. Variabilité interannuelle et interparcellaire de la dynamique d'évolution des besoins en azote
d'une culture de blé (simulée ici par la quantité d'azote critique de la culture, c'est-à-dire la quantité
d'azote minimale nécessaire pour assurer la croissance maximale de la culture).
Figure 1. Inter-year and between-fields variability of the time-course change of nitrogen requirements in a
wheat crop (simulated by the critical amount of nitrogen in the crop, that is to say the minimum amount of
nitrogen required for maximal growth).
Simulation issue d'Azodyn. À oraison, l'
ecart entre les besoins cumul
es peut atteindre 30 à 40 kg N/ha. Les courbes
correspondent à des d
epartements de France (27= Eure, 86= Vienne, 21= Côte d'Or) et à des ann
ees diff
erentes (2
ann
ees pour le d
epartement 86, 1 ann
ee diff
erente pour les deux autres d
epartements). Les èches correspondent aux
stades « d
ebut montaison » et « oraison ».
253Cah Agric, vol. 22, n8 4, juillet-aou
ˆ
t 2013
supprimer) le premier apport, re
´
alise
´
ge
´
ne
´
ralement a
`
la sortie de l’hiver, et
de de
´
caler une grosse partie de la dose
totale (jusqu’a
`
66 %) de l’apport
re
´
alise
´
au stade « Epi 1 cm » a
`
l’apport
re
´
alise
´
au stade « dernie
`
re feuille ». Ces
strate
´
gies ont conduit, sur plusieurs
essais, a
`
des rendements au moins
e
´
quivalents (voire supe
´
rieurs de 1 a
`
2 q/ha) et a
`
des gains syste
´
matiques
en teneur en prote
´
ines (+ 1,2 a
`
+ 1,7
points) (Gate, com. Pers.). Par ailleurs,
la valorisation de l’engrais par la
culture e
´
tant meilleure, les pertes
d’azote vers l’environnement sont
re
´
duites. Par ce type de strate
´
gie,
non permise par les outils actuels
e
´
tant donne
´
leur calibrage, on gagne
donc sur tous les tableaux : rende-
ment, qualite
´
et environnement
(Meynard et al., 2002)!
Dans le but d’affiner le raisonnement
de la fertilisation azote
´
e, un autre
moyen est mobilisable : celui des
diffe
´
rences de comportement varie
´
tal
vis-a
`
-vis des carences azote
´
es tempo-
raires. En effet, pour un me
ˆ
me niveau
de carence, certaines varie
´
te
´
s main-
tiennent un rendement plus e
´
leve
´
que d’autres (figure 4). L’e
´
cart entre
varie
´
te
´
s est de l’ordre de 7 q/ha. Il
semble principalement lie
´
aux capa-
cite
´
s d’absorption de la varie
´
te
´
pen-
dant les pe
´
riodes ou
`
l’azote est limitant
et a
`
sa vitesse d’assimilation. Des
progre
`
sge
´
ne
´
tiques sont possibles
sur ces caracte
`
res, qui pourraient
permettre de tole
´
rer plus souvent de
telles carences. Mais sa valorisation
ne
´
cessiterait de caracte
´
riser les varie
´
-
te
´
s inscrites sur ce crite
`
re, ce qui n’est
pas le cas actuellement. Des travaux
re
´
cents (Gate, com. pers.) ont montre
´
l’existence d’un lien entre le niveau de
fertilite
´
des e
´
pis et le besoin par
quintal : les varie
´
te
´
s qui e
´
laborent leur
nombre de grains par me
`
tre carre
´
davantage par le nombre de grains par
e
´
pi que par le nombre d’e
´
pis par me
`
tre
carre
´
sont plus efficientes vis-a
`
-vis de
l’azote. Cette aptitude ge
´
ne
´
tique est
cohe
´
rente avec la notion de carence
utile temporaire en de
´
but de montai-
son : cette dernie
`
re a effectivement
comme incidence de privile
´
gier l’e
´
la-
boration du nombre de grains par e
´
pi
en faisant re
´
gresser plus rapidement
les talles ve
´
ge
´
tatives en exce
`
s. De ce
fait, l’azote apporte
´
contribue directe-
ment a
`
la croissance des futurs e
´
pis.
Enfin, on sait que les pertes gazeuses
lie
´
es a
`
la fertilisation azote
´
esont
e
´
troitement lie
´
es aux conditions clima-
tiques apre
`
s apport : l’absence de
pluie, la pre
´
sence de vent fort, ou
d’une tempe
´
rature e
´
leve
´
e sont favora-
bles aux processus de volatilisation. Les
progre
`
s des pre
´
visions climatiques a
`
court-moyen terme devraient permet-
tre un meilleur positionnement des
apports, a
`
condition que leur incerti-
tude n’accroisse pas le risque d’erreur.
21-janv.-95 18-févr.-95 18-mars-95 15-avr.-95 13-mai-95 10-juin-95
Indice de nutrition azotée (INN)
Date
SOISSONS 1995
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
16-janv.-96 13-févr.-96 12-mars-96 09-avr.-96 07-mai-96
Indice de nutrition azotée (INN)
Date
SOISSONS 1996
T
SN1L
T
N1L
N2L
Figure 2. Effet de carences azotées temporaires sur le rendement d'une culture de blé (cv Soissons) pour
deux années (1995 et 1996).
Figure 2. Effect of temporary nitrogen deficiencies on wheat yield (cv Soissons) for two years (1995 and
1996).
Des p
eriodes du cycle l'indice de nutrition azot
ee (INN) est en dessous de 0,9 caract
erisent des carences azot
ees. Ici,
les rendements obtenus par les modalit
es SN1L (en 1995) et N1L et N2L (en 1996) ne sont pas signicativement
diff
erents du rendement des cultures bien aliment
ees en N (T). Rendements (q/ha) : SN1L= 98,8 ; T(95)= 93,1 ;
N1L= 106,9 ; N2L= 107,0 ; T(96)= 109,6.
254 Cah Agric, vol. 22, n8 4, juillet-aou
ˆ
t 2013
Des leviers efcaces
pour améliorer
la gestion de l'azote
à l'échelle
du système de culture
La gestion de l’azote a
`
l’e
´
chelle du
syste
`
me de culture ne repose pas
uniquement sur une bonne gestion
de la fertilisation azote
´
e. L’entre
´
e
d’azote dans les syste
`
mes peut e
ˆ
tre
efficacement et gratuitement atteinte
gra
ˆ
ce aux cultures de le
´
gumineuses.
Une culture de pois, par exemple, peut
fixer jusqu’a
`
250 kg N/ha en un cycle
cultural. La re
´
duction des surfaces de
le
´
gumineuses a
`
graines, passe
´
es de
pre
`
s de 800 000 hectares dans les
anne
´
es 1992 a
`
pre
`
s de 100 000 hectares
en 2009 a ainsi fait perdre pre
`
sde
175 000 tonnes d’azote gratuites. De
me
ˆ
me, la re
´
duction des surfaces de
le
´
gumineuses fourrage
`
res (de 3 mil-
lions d’hectares dans les anne
´
es 1960 a
`
400 000 hectares environ depuis 2000),
remplace
´
es par des cultures ou prairies
fertilise
´
es, a fait consommer de l’ordre
de 650 000 tonnes d’engrais mine
´
ral de
synthe
`
se en plus. Alors qu’en France,
les achats d’engrais correspondent en
moyenne a
`
2 400 000 tonnes d’azote
par an, c’est pre
`
s d’un tiers de l’engrais
azote
´
de synthe
`
se qui pourrait e
ˆ
tre
e
´
conomise
´
gra
ˆ
ce aux le
´
gumineuses,
me
ˆ
me s’il n’y a pas substituabilite
´
parfaite entre ces espe
`
ces en termes
d’usage. Outre le gain e
´
conomique,
cette substitution permet e
´
galement un
gain environnemental : re
´
duction de la
consommation d’e
´
nergie fossile de
50 % sur une culture de pois par
rapport a
`
une culture fertilise
´
eetde
-11%a
`
l’e
´
chelle d’une succession de 5
ans incluant un pois (Nemecek et al.,
2008);re
´
duction des e
´
missions de N
2
O
(Jeuffroy et al., 2013), de 75-80 % a
`
l’e
´
chelle de la culture du pois a
`
20 %
environ sur une succession de 3 ans
incluant un pois.
Les le
´
gumineuses ont l’inconve
´
nient
de laisser dans le sol, apre
`
sleur
cycle cultural, des quantite
´
s d’azote
mine
´
ral plus e
´
leve
´
es, en moyenne de
20 kg N/ha, qu’une ce
´
re
´
ale ou un colza
(Munier-Jolain et Carroue
´
e, 2003):
elles contribuent donc a
`
accroı
ˆ
tre
le risque de lixiviation pendant
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1 cm 2 noeuds Dernière feuille Floraison
Stades de la montaison
Indice
de satisfaction
des besoins en azote
1
2
3
Favorable pour le rendement et la protéine
Parfois baisse de rendement, et toujours baisse de protéine
Baisse de rendement
Figure 3. Trajectoires de nutrition azotée (indice de nutrition azotée, INN) en fonction des stades de la
culture du blé 1 cm » : stade débu t montaison) et conséquences sur le rendement et la teneur en
protéines des grains.
Figure 3. Time-course change of crop nitrogen nutrition according to the developmental stages (‘‘ 1cm’’ =
beginning of stem elongation) and consequences on yield and grain protein content.
y = - 0,079x + 100
R
2
= 0,866
y = - 0,117x + 100
R
2
= 0,625
50
60
70
80
90
100
110
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Intensité de la carence N x durée
INR
INR : rdt/rdt max (%)
Forby, Ritmo et Thésée Trémie, Qualital, Ami
Figure 4. Réponse variétale du rendement au niveau de carence subi par la culture.
Figure 4. Cultivar response of yield (INR= ratio of yield for a crop with a nitrogen deficiency / yield of a crop
with no nitrogen deficiency) to nitrogen deficiency of the crop.
Pour un même niveau de carence azot
ee, mesur
ee ici par le produit de l'intensit
e par la dur
ee de la carence (Jeuffroy et
Bouchard, 1999), la perte de rendement (INR= ratio du rendement sur la culture carenc
ee et du rendement sur une
culture non carenc
ee cultiv
ee dans les mêmes conditions) diffère entre vari
et
es
Rdt= rendement.
255Cah Agric, vol. 22, n8 4, juillet-aou
ˆ
t 2013
l’automne/l’hiver qui suit si aucune
mesure pre
´
ventive n’est prise. L’asso-
ciation de le
´
gumineuses a
`
des ce
´
re
´
ales
permet de re
´
duire significativement les
quantite
´
s d’azote laisse
´
es dans le sol
apre
`
sre
´
colte (Pelzer et al., 2012). Ainsi,
par la culture d’espe
`
ces associe
´
es, il est
possible d’obtenir un rendement moyen
au moins e
´
gal au rendement moyen des
deux espe
`
ces cultive
´
es pures, tout
en re
´
duisant de manie
`
re importante la
fertilisation azote
´
e applique
´
eeten
re
´
duisant les risques de pertes d’azote
vers l’environnement. Cette technique
innovante permet donc de be
´
ne
´
ficier
des avantages de la le
´
gumineuse, sans
en subir les inconve
´
nients. Selon le
me
ˆ
me principe, des associations d’une
culture de rente avec une le
´
gumineuse
fourrage
`
re ge
´
live (colza associe
´
)ou
implante
´
e comme couvert associe
´
en relais (par ex dans des ble
´
s conduits
en agriculture biologique [Thiessen
Martens et al., 2001 ; Amosse
´
et al.,
2013]) pourraient contribuer a
`
l’enri-
chissement du syste
`
me sans accroı
ˆ
tre les
risques de pertes.
Un autre moyen de re
´
duire les risques
de lixiviation derrie
`
re le
´
gumineuse, ou
derrie
`
re une culture ayant mal valorise
´
l’azote disponible, est d’implanter une
culture interme
´
diaire (Tonitto et al.,
2006) ou une plante de couverture
(Ghilou et al., 2010). Si l’implantation
de la culture est re
´
ussie, les quantite
´
sde
nitrate lixivie
´
es sont re
´
duites significa-
tivement chaque hiver. De plus, sur le
long terme, le retour re
´
current de telles
cultures interme
´
diaires permet d’enri-
chir le sol en matie
`
re organique, gra
ˆ
ce
au retour de la biomasse produite par
la culture interme
´
diaire (Constantin
et al., 2010). Cette technique est
inte
´
ressante, mais sur le long terme,
l’augmentation de la mine
´
ralisation de
l’azote stocke
´
ne
´
cessite d’e
ˆ
tre e
´
gale-
ment prise en compte, bien que difficile
encore a
`
estimer, dans la gestion de la
fertilisation azote
´
e et des intercultures.
Des possibilite
´
s d’adaptation de la
conduite de la culture suivante a
`
la
disponibilite
´
de l’azote laisse
´
dans le
sol par la culture pre
´
ce
´
dente existent.
Ainsi, la culture de colza, particulie
`
-
rement efficace dans l’absorptio n de
l’azote en automne, peut valoriser ces
situations et re
´
duire les risques de
lixiviation hivernale, en particulier si
sa date de semis est avance
´
e(Dejoux
et al., 2003). Cependant, l’identifica-
tion de telles situations est souvent
limite
´
e par le manque d’outils de
diagnostic, utilisables directement par
les agriculteurs. Dans les aires d’ali-
mentation de captages (AAC), l’ame
´
-
lioration de la qualite
´
de l’eau pre
´
leve
´
e,
par des changements de pratiques
efficaces, butte souvent sur l’identifica-
tion pre
´
cise des causes de pertes vers la
nappe : selon qu’il s’agit de pratiques
de surfertilisation azote
´
e ou de gestion
insuffisante des fortes disponibilite
´
s
d’azote dans les sols a
`
l’automne, les
pratiques correctrices a
`
pre
´
coniser
dans les plans d’action ne seront pas
les me
ˆ
mes. Or, les acteurs locaux sont
aujourd’hui bien souvent de
´
munis
pour re
´
aliser de tels diagnostics,
conduisant, au mieux, a
`
proposer des
mesures trop drastiques (par exemple
passage a
`
l’agriculture biologique sur
une grande partie du captage), qui
rebutent les agriculteurs, ou a
`
des
mesures inefficaces (ajustement de la
fertilisation azote
´
e, si ce n’est pas cette
pratique qui est a
`
l’origine des surplus).
Un outil de gestion de l’azote au sein
des territoires est en cours de mise au
point (Syst’N), et devrait favoriser
l’apprentissage des acteurs sur le diag-
nostic de la gestion de l’azote a
`
l’e
´
chelle des syste
`
mes de culture et
permettre ainsi d’ame
´
liorer les prati-
ques (Parnaudeau et al., 2012).
Enfin, l’agriculture est fortement mise a
`
contribution pour participer au recy-
clage des de
´
chets organiques ge
´
ne
´
re
´
s
par les diverses activite
´
s humaines.
Sa contribution dans l’utilisation des
effluents d’e
´
levage est de
´
ja
`
forte (envi-
ron 94 % des produits sont recycle
´
s),
mais ge
´
ne
`
re localement des surplus
importants (CGDD, 2012), pouvant
aller jusqu’a
`
plusieurs centaines de
kg N/ha. Ce re
´
sultat est en partie lie
´
a
`
la concentration des e
´
levages franc¸ais
dans certaines re
´
gions, et a
`
la re
´
duction
drastique du lien entre polyculture et
e
´
levage dans la plupart des re
´
gions
franc¸aises. L’objectif de bouclage
des cycles de l’azote devrait a
`
terme
renvoyer des questions fortes a
`
la gestion territoriale des de
´
chets.
D’autre part, la production croissante
de de
´
chets municipaux verts, de boues
re
´
siduaires urbaines ou de de
´
chets
organiques par l’industrie interroge
l’agriculture quant a
`
sa capacite
´
de
recyclage. La valorisation de tels pro-
duits en agriculture n’est pas sans
risque car ils sont caracte
´
rise
´
s par une
grande diversite
´
dans leur composi-
tion, et donc dans leur dynamique de
fourniture en azote, induisant la
`
encore
des incertitudes sur la pre
´
vision de leur
fourniture d’azote. De nombreux tra-
vaux de recherche ont e
´
te
´
initie
´
s
pour caracte
´
riser ces dynamiques
(Parnaudeau et al., 2004), ainsi que
les risques de pertes gazeuses, souvent
accrues pour ces produits organiques
(Ge
´
nermont et Cellier, 1997), et pro-
poser des indicateurs susceptibles de
les anticiper, afin de pre
´
coniser des
me
´
thodes de valorisation efficaces.
Conclusion
La production de nouvelles connais-
sances de base, pour ne
´
cessaire
qu’elle soit, ne suffira pas a
`
re
´
duire
les risques de pollution : il est e
´
gale-
ment indispensable de les traduire en
connaissances ope
´
rationnelles pour
les acteurs implique
´
sdanslagestion
de l’azote. Inse
´
rer ces connaissances
dans des outils de raisonnement de la
fertilisation azote
´
e est devenu une
e
´
tape indispensable. Face aux limites
des outils, qui viennent d’e
ˆ
tre
identifie
´
es,ileste
´
galement ne
´
cessaire
de produire de nouvelles re
`
gles de
de
´
cision, cohe
´
rentes avec les nou-
veaux paradigmes : il ne s’agit plus
seulement d’ame
´
liorer a
`
la marge les
outils existants, mais il est ne
´
cessaire
de les remettre en cause pour en
produire de nouveaux, base
´
ssur
ces connaissances r e
´
centes et des
concepts renouvele
´
s.
Une valorisation des connaissances
acquises dans le cadre de la ge
´
ne
´
tique
et de l’e
´
cophysiologie doit e
´
galement
e
ˆ
tre mieux re
´
alise
´
e par les agronomes
pour la mise au point de ces nouveaux
outils de gestion des pratiques
agricoles.
Leur utilisation par les acteurs a suscite
´
de nombreux travaux de recherche
re
´
cemment. Ainsi, plusieurs auteurs
s’accordent pour dire que la mobilisa-
tion de tels outils est d’autant plus
forte et re
´
ussie que les acteurs ont
participe
´
a
`
leur mise au point (Cerf
et al., 2012). Par ailleurs, ils ne sont pas
toujours utilise
´
s comme pouvaient
l’avoir anticipe
´
leurs auteurs (Cerf et
Meynard, 2006 ; Schneider et al., 2010).
Ils constituent parfois davantage des
sources d’apprentissage du fonction-
nement des syste
`
mes que les acteurs
doivent ge
´
rer. Dans ce sens, la mise au
point d’indicateurs de diagnostic, faci-
lement actionnables par les acteurs,
256 Cah Agric, vol. 22, n8 4, juillet-aou
ˆ
t 2013
devrait constituer un objectif prioritaire
pour la recherche.
Finalement, le changement des modes
de gestion de l’azote dans les syste
`
mes
de culture est une affaire collective :
les acteurs de la sphe
`
re agricole ne
sont pas les seuls a
`
e
ˆ
tre concerne
´
s. Il
mobilise e
´
galement les citoyens (pota-
bilite
´
de l’eau), les pouvoirs publics,
les collectivite
´
s territoriales, les asso-
ciations de de
´
fense de l’environne-
ment. Cette mobilisation sans
pre
´
ce
´
dent est une opportunite
´
ines-
pe
´
re
´
e pour renouveler les objectifs et
les manie
`
res de produire vers plus de
durabilite
´
.
&
Remerciements
Cet article a e
´
te
´
le support d’une commu-
nication pre
´
sente
´
e lors de la se
´
ance de
l’Acade
´
mie d’agriculture de France, le
16 novembre 2011, intitule
´
Gestion de
l’azote en agriculture : enjeux environne-
mentaux et perspectives agronomiques »,
organise
´
e par Jean-Claude Germon.
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257Cah Agric, vol. 22, n8 4, juillet-aou
ˆ
t 2013
... Mais parallèlement, on admet aussi implicitement que la dose de fertilisant évaluée à partir de cet objectif de rendement peut correspondre à un dépassement des besoins dans 50 % des situations et à un risque de pertes non négligeable. On verra cependant que par un raisonnement agronomique adapté et l'utilisation d'outils permettant de suivre les besoins de la plante, ce risque peut être limité dans les faits (Jeuffroy et al., 2013) sans être complètement éliminé. Le second poste qui prête à discussion est l'évaluation de la fourniture d'azote à partir du stock organique du sol. ...
... Cette amélioration de la gestion n'est pas parvenue à réduire autant qu'on l'espérait les pollutions azotées, tant en régions d'élevage intensif où la concentration du cheptel et les pratiques de fertilisation conduisent à des excédents structurels qu'il demeure impératif de réduire, que dans les zones de « grandes cultures » où les signes d'amélioration de la qualité des eaux demandent à être amplifiés de façon soutenue. Dans ce contexte, la démarche d'ajustement des apports d'azote aux besoins de la végétation à travers la méthode du bilan prévisionnel demeure une excellente approche pédagogique pour les professionnels, comme l'ont déjà souligné Meynard et al. (1997) ; cette méthode, complétée par une démarche permettant de mieux prendre en compte l'état d'alimentation de la plante (Machet et al., 2007) Jeuffroy et al. (2013) proposent de repenser les approches agronomiques actuelles de gestion de l'azote avec deux idées fortes ; d'une part, en demeurant dans le cadre de la gestion par une approche de bilan azoté, ils proposent de mieux intégrer le fonctionnement de la plante et de tirer profit de ses capacités à surmonter un stress dû à un déficit azoté passager, limitant ainsi les risques de surfertilisation en réduisant les apports les moins bien valorisés ; d'autre part, en repensant les systèmes de production végétale, Jeuffroy et al. soulignent la possibilité de renforcer l'intégration des légumineuses, dont on sait l'effet bénéfique sur l'effet de serre, en jouant notamment sur les associations culturales. & ...
Article
Nitrogen bioavailability remains one of the main factors regulating plant production in agriculture. During the last 30 years the use of nitrogen fertilizers has stabilized in France in parallel with a substantial increase in the production of the main plants, indicating better efficiency of these fertilizers. However, during this same period water contamination by nitrogenous compounds has risen sharply. Despite the identification of signs of stabilization or improvement over the last decade, water pollution by nitrates remains highly worrisome. Limiting nitrogen inputs to the sole needs of vegetation seems a mode of reasoning capable of containing this pollution. Applying the mineral nitrogen balance-sheet method as a general tool for predicting nitrogen fertilization requires further calibrations according to local contexts. In parallel to its generalized application it is necessary to continue research on production methods allowing a reduction of nitrogen losses from agricultural ecosystems.
... However, if the NNI falls below this minimum path at any point in the crop cycle, output may be damaged (losses of yield or quality). As suggested by Jeuffroy et al. (2013), we found that NNI values largely exceeding 1 were associated with a risk of yield loss and decline in protein N content (Fig. 3). We showed that diverse possible NNI paths would give satisfactory results, provided that NNI did not fall below the minimum NNI path at any point in the growth cycle (Fig. 3). ...
... NNI dynamics for a wheat crop, at 4 growth stages (Z30, Z32, Z39, Z60 on Zadoks' scale). The thick lines (continuous and dotted) are references (current and minimum NNI paths), whereas the thin dotted lines are examples of NNI dynamics that can lead to yield losses if NNI falls below the minimum NNI path, regardless of the time point at which this occurs during the crop cycle, or to a decrease in grain protein content (GPC) and possible yield losses if the recommended NNI is exceeded (gray dotted line, fromJeuffroy et al., 2013). For situations between the two reference lines (thin continuous line), there is no risk of production losses ...
Thesis
Full-text available
Méthode De fertilisation basée sur l’évaluation en temps réel de l’état de nutrition azotée du blé afin d’estimer une dose d’azote suffisante pour atteindre rendement et teneur en protéines tout en limitant les pertes vers l’environnement
... Les facteurs anthropiques, comprenant les pratiques agricoles sont des facteurs majeurs sur lesquels il est plus facile d'agir pour limiter le phénomène de lixiviation (cf. Figure 1.3). Par exemple, si un engrais est apporté à une période de faible besoin pour la culture, cet azote sera mobilisé par d'autres processus (comme la lixiviation) (Jeuffroy et al., 2013). Le travail du sol, par accroissement de la porosité structurale du sol, accroît notamment la minéralisation, et donc la potentielle lixiviation des nitrates générée s'ils ne sont pas absorbés par un couvert (Turpin et al., 1997). ...
Thesis
En premier lieu, nous avons étudié l’application des mesures proposées dans le cadre de la directive nitrates. Par leur standardisation, ces mesures sont écrites sans prendre en compte la diversité de fonctionnement des exploitations agricoles. Appuyé sur des entretiens avec 22 agriculteurs situés sur ces deux territoires, l’application par les agriculteurs de ces mesures et leur adéquation avec le fonctionnement de leur exploitation agricole ont été étudiées. Cette analyse montre qu’un grand nombre de mesures réglementaires sont peu cohérentes, ce qui conduit à des résultats insuffisants tant en termes de qualité des eaux souterraines que d’engagement dans la durée, notamment quand l’obligation est levée. Depuis 2000, la Directive Cadre pour l'Eau fixe des objectifs ambitieux imposant un retour vers le bon état physicochimique et écologique des eaux de consommation. Toutefois, la pollution des eaux souterraines par les nitrates et les pesticides d'origine agricole persiste en France malgré la création de dispositifs réglementaires depuis bientôt 30 ans. L’enjeu actuel est donc double ; concevoir des scénarios qui permettent de protéger et reconquérir la qualité́ des eaux souterraines et favoriser leur mise en oeuvre à long terme par les agriculteurs. L’objectif de cette thèse est d’explicitement prendre en compte le fonctionnement global de l’exploitation agricole afin de concevoir et favoriser sa transition vers des combinaisons de systèmes de culture qui répondent à l’enjeu de protection de la qualité́ des eaux souterraines. Nous avons travaillé́ sur deux territoires du bassin Rhône Méditerranée Corse, présentant des eaux souterraines polluées par les nitrates et pesticides, la Plaine des Chères (69) et Val de Durance (04). Ces deux territoires présentent des exploitations agricoles aux systèmes variés, qui montrent une dynamique contrastée face au changement.La deuxième partie a donc porté sur le développement d’une démarche participative afin de proposer de nouvelles pratiques en adéquation avec le fonctionnement des exploitations agricoles et engager une transition dans la durée garantissant la protection de la ressource en eau. L’objectif de cette démarche, caractérisée par une participation exclusive des agriculteurs, est de co-concevoir des scénarios “sur mesure” à l’échelle de l’exploitation agricole. Ces scénarios répondent aux projets des agriculteurs tout en permettant une limitation des pollutions d’origine agricole. Cette méthode a été expérimentée avec deux groupes d’agriculteurs provenant des deux territoires d’étude. Les résultats montrent que l’expertise collective des agriculteurs a produit des propositions de changements qui encouragent une mise en oeuvre de la part des agriculteurs tout en permettant de diminuer la pression polluante sur les eaux souterraines. En effet, certains agriculteurs de ces deux groupes ont mis en oeuvre les propositions dans les mois qui ont suivis la démarche.
... Dans les plaines des terres de craie qui s'étendent de l'Aube à l'Aisne, il conditionne la productivité et la qualité de l'approvisionnement de filières agro-industrielles régionales au rayonnement national, voire international (blé meunier, orge de brasserie, betteraves sucrières principalement). Cependant, la fabrication et l'utilisation des engrais azotés engendrent plusieurs revers : la pollution de l'eau (nitrates) et de l'air (émission d'ammoniac), la contribution au changement climatique (émission de Gaz à Effet de Serre), la forte consommation d'énergie lors de leur fabrication et de leur épandage (Nitrogen European Assessment ; Sutton et al., 2011 ;Jeuffroy et al., 2013), ainsi que des coûts économiques croissants pour les exploitations. Une meilleure maîtrise du cycle des nutriments comme l'azote dans les agrosystèmes reste un levier incontournable pour atteindre la multi-performance en agriculture. ...
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Les systèmes de production agricoles français se sont développés au prix d’une dépendanceimportante vis-à-vis des intrants issus de la chimie de synthèse, et notamment de l’engrais azoté. Cettedépendance a non seulement un coût économique croissant pour les exploitations agricoles, mais ellese traduit aussi par la pollution des eaux (nitrate) et de l’air (ammoniac). Les agriculteurs des régionsChampagne-Ardenne et Picardie se sont mobilisés pour réduire cette dépendance tout en assurant uneproduction agricole de qualité, viable et respectueuse de l’environnement. Fédérant les acteursrégionaux économiques, techniques et scientifiques, le projet Auto’N a ainsi été lancé en 2014 pourconcevoir et mettre en œuvre des systèmes de culture innovants productifs et économes en engraisazotés de synthèse, tout en promouvant l’innovation par les agriculteurs et l’élargissement descompétences des conseillers. Ces travaux ont été menés en collaboration avec 6 agriculteurs pilotesqui ont co-construit et mis en place sur leurs exploitations des systèmes de culture économes enengrais azotés de synthèse, avec l’appui de leurs conseillers des Chambres d’agriculture et descoopératives régionales. La démarche de conception utilisée ici associe approche systémique etmobilisation de connaissances. Elle combine des techniques culturales à l’échelle pluriannuelle, dansune démarche de gestion adaptative avec observations et analyse des résultats obtenus aux champs,puis adaptation in itinere des pratiques afin d’atteindre les résultats attendus. Les objectifs desagriculteurs n’en restent pas à la seule dimension productive et économique, ils intègrent également lafertilité organique de leur sol et la maîtrise des pertes azotées dans l’eau ou dans l’air. Les pistesexplorées ont combiné cultures à faibles besoins, légumineuses en culture principale ou en couvert,produits résiduaires organiques, recyclage de l’azote en interculture et raisonnement des apportsd’azote minéral. En 2018, après 4 campagnes culturales, les systèmes de culture les plus prometteurssont aussi en rupture avec l’existant et mobilisent de grandes quantités d’azote organique dans unerégion où cette ressource est limitée
... Second, the farm size, since fields and farms in the US are bigger than in France (Lowder et al. 2016), which uses a different crop management in terms of fertilisation, because the heterogeneity of soil is less important. However, it is also due to the fact that VR technologies are more common in the US than in France, where other tools to manage nitrogen fertilisation are implemented (Jeuffroy et al. 2013) and nitrogen use policies are more restrictive (European Parliament 2000), thus as a consequence, nitrogen management has already been optimized. Finally, according to the Ohio farm survey (Batte and Arnholt 2003) as well as in one review (Say et al. 2017), the increased profitability appeared to be one of the main motivations for PFT adoption, whereas this was the case in this survey. ...
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The adoption of precision farming techniques (PFTs) has been widely studied targeting specific PFT or farming systems along with the potential benefits of these PFTs in terms of yield or input use. However, few studies have examined how PFTs are adopted and used at the farm level. In this study a preliminary investigation was made of on-farm PFT uses in the Oise region (northern France). Three main PFTs were identified in the area: Global Navigation Satellite Systems (GNSS) guidance, section control, and variable rate (VR) application. For each farm, the use of every PFT was defined by the technical characteristics of the equipment, the field operation(s) concerned, the targeted crop(s), the aim of the use, the PFT adoption drivers, and the perceived impacts by the farmers. These different variables were combined into a typology of PFT uses. The results show that most of the farms combined GNSS guidance for all technical operations and section control, whereas VR application was less common. Section control was largely used by farmers for liquid fertilizers and phytochemical spraying. The typology shows three to five types of use for each PFT, which differ in terms of technique adoption drivers, e.g. reducing on-farm work or adaptation to field morphology. According to literature, economic impacts were found to be the most frequent, however farmers seemed unable to quantify them. Social impacts such as reduced work time and fatigue were also frequent and are becoming the main motivation for using PFT on farms studied. Further research is needed to assess the use trajectories of PFT along with the motivations of each PFT use.
... L'introduction des légumineuses dans les successions de cultures permet d'augmenter l'entrée d'azote symbiotique 1 dans les systèmes agricoles. Par exemple, une culture de pois protéagineux peut fixer jusqu'à 250 kg N ha -1 et a donc un rôle important à jouer dans des systèmes agricoles moins dépendants des intrants de synthèse (Jeuffroy et al., 2013a ;Munier-Jolain et Carrouée, 2003). Cependant, des pertes élevées par lixiviation du nitrate, après légumineuses, ont régulièrement été observées malgré l'absence d'apport d'engrais azoté (Beaudoin et al., 2005 ;Hauggaard-Nielsen et al., 2003). ...
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During the 90s and 2000s, the nitrate losses through leaching during the winter period following a given crop have been widely studied in France and abroad. This study quantifies soil mineral nitrogen contents and nitrate leaching during the second autumn-winter period after harvest of a pea, a rapeseed or a wheat. Nitrate leaching during successive years for cereal-based sequences including pea or rapeseed has also been studied from simulations based on measurements of soil nitrogen content at the beginning of winter in various crop sequences. During the autumn following a pea or an rapeseed, D. Beillouin et al. nitrate leaching is increased, compared to a wheat crop. On the opposite, during the autumn following a pea-wheat sequence or an rapeseed-wheat sequence, nitrate leaching is reduced, compared to a wheat-wheat sequence, due to a higher use efficiency of the available soil inorganic N by the 2nd wheat crop. Thanks to this inter-annual compensation, the diversification of cereal-based crop sequences by the introduction of a pea or a rapeseed does not increase the risk of nitrate leaching compared to cereal-based crop sequences. In addition, a pea crop allows to decrease N losses linked to the use of fertilizers (both on the crop itself and on the following crop, where N fertilisation is lowered), and thus N losses linked to ammonium volatilization and its partial redeposition, and greenhouse gas emissions such as nitrogen protoxide.
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Climate-smart cropping systems should be designed with three objectives: reducing greenhouse gas (GHG) emissions, adapting to changing and fluctuating climate and environment, and securing food production sustainably. Agriculture can improve the net GHG emissions balance via three levers: less N2O, CH4 and CO2 emissions, more carbon storage, and green energy production (agrifuels, biogas). Reducing the application of mineral N fertilizer is the main option for reducing N2O emissions either directly or by increasing the proportion of legumes in the rotation. The most promising options for mitigating CH4 emissions in paddy fields are based on mid-season drainage or intermittent irrigation. The second option is storing more carbon in soil and biomass by promoting no-tillage (less fuel, crop residues), sowing cover crops, introducing or maintaining grasslands and promoting agroforestry. Breeding for varieties better adapted to thermal shocks and drought is mainly suggested as long-term adaptation to climate change. Short-term strategies have been identified from current practices to take advantage of more favorable growing conditions or to offset negative impacts: shifting sowing dates, changing species, cultivars and crop rotations, modifying soil management and fertilization, introducing or expanding irrigation. Some crops could also move to more suitable locations. Model-based tools and site-specific technologies should be developed to optimize, support and secure farmer's decisions in a context of uncertainty and hazards. Most of the adaptation and mitigation options are going in the same way but tradeoffs will have to be addressed (e.g. increasing the part of legumes will be possible only with significant breeding efforts). This will be a challenge for designing cropping systems in a multifunctional perspective.
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Jeuffroy M.H. (ed.), Bazile D. (ed.), Beauval V. (ed.), Pinochet X. (ed.), Doré T. (ed.). 2014. Variétés et systèmes de culture : quelle co-évolution ? Quelles implications pour l¿agronomie et la génétique ?. Agronomie, Environnement et Sociétés, 4 (2) (spec.) : p. 1-200.
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Cover crops, which have proven to be efficient in increasing the sustainability of tropical cropping systems, are much less used in temperate ones. The aim of this work is triple: i) to study the way to undersow a cover crop simultaneously with a cash crop in temperate areas without impacting too strongly the yield of the cash crop ; ii) to measure the overproduction of organic matter to be buried into the soil due to the lengthening of the period of the PAR use in such systems ; iii) to measure their impact on the risk of pollution of the ground water by nitrogen. Two two-year cycles of experimentation were carried out at Grignon in 1999-2001 (E1) and 2000-2002 (E2) to analyze the effect of red fescue (Festuca rubra L.), a turf grass selected as cover crop, on the wheat (Triticum aestivum L.) yield and its components and to observe its role during the following inter-crop. Several conditions of competition between the two species were analyzed: undersowing two wheat varieties at two sowing rates, two red fescue varieties, sole crops being compared with undersown ones. The wheat yield target was 9 t/ha. Wheat yields depended more on the wheat variety (Isengrain: 8.8 t/ha, Scipion: 7.0 t/ha) than on the red fescue undersowing (sole wheat: 8.6 t/ha ; undersown wheat: 7.8 t/ha). Undersowing had statistically significant effects for the lower wheat sowing rate. Yield component analysis showed that the undersowing had a depressive effect on the number of kernels per m 2. This effect was partially compensated for by a higher kernel weight in undersown wheat than in sole wheat. The red fescue variety and wheat sowing rate had no effect. During the time period between the wheat harvest and the sowing of the next cash crop, previously undersown fescue produced 3.3 t/ha in E1 and 2.7 t/ha in E2. The amount of soil mineral nitrogen in the 0-0.9 m layer decreased under the 2 g/m 2 threshold.
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Simplification has been a clear trend in the composition of French crop rotations in the past decades, whereas agronomic knowledge proves the interest of diversification in order to benefit from the so called “preceding effects” and “cumulative effects”. It is needed to study the possible input of crops such as rape seed or pea for the cereal-based rotations in agronomic terms but also in economic and environmental terms. The first step is to quantify the impacts specifically due to the change in crop succession composition, and afterwards to allocate an objective economic value to them so that they are easy to integrate into comparisons of production systems. The regional case studies of a current multi-partner project enable to illustrate the economic and environmental evaluation of alternatives to the rotation “Oilseed rape – Wheat – Barley”. In addition, the recent field experiment data of this project (farm tests or experimental trials) provide technical and scientific elements on technical feasibility and the economic performance of the innovative succession “pea before rape seed”, but also on the interest of the introduction of symbiotically fixed nitrogen in crop rotations in order to decrease the negative environmental impacts of mineral fertilisers-based systems. Diversification of crops and nitrogen fixation appear to be two key elements for (i) competitiveness, when at least the agronomic effects are taken into account, and (ii) sustainable systems, when one considers the preservation of farm potential and of the environment.
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Approximately 65% of anthropogenic emissions of N2O, a potent greenhouse gas, originate from soils at global scale, and particularly after N fertilisation of the main crops in Europe. Thanks to their capacity to fix atmospheric N2 through biological fixation, legumes allow to reduce N fertilizer use, and possibly N2O emission. Nevertheless, the decomposition of crop organic matter during the crop cycle and during the residue decomposition, and possibly the N fixation process itself, could lead to N2O emissions. The objective of this study was to quantify N2O emissions from a dry pea crop (Pisum sativum, harvested at maturity) and from the subsequent crops in comparison with N2O emissions from wheat and oilseed-rape crops, fertilized or not, in various rotations. A field experiment was conducted during 4 consecutive years, aiming at comparing the emissions during the pea crop, in comparison with those during the wheat (fertilized or not) or oilseed rape crops, and after the pea crop, in comparison with other preceding crops. N2O fluxes were measured using static chambers. In spite of low N2O fluxes, mainly linked with the site soil characteristics, fluxes during the crop were significantly lower for pea and unfertilized wheat than for fertilized wheat and oilseed rape. The effect of the preceding crop was not significant, while soil mineral N at harvest was higher after pea. These results, combined with the emission reduction allowed by the production and transport of the N fertiliser not applied on the pea crop, should be confirmed in a larger range of soil types. Nevertheless, they demonstrate the absence of N2O emission linked to the symbiotic N fixation process, and allow us to estimate the decrease of N2O emissions to 20-25% by including one pea crop in a three-year rotation. At a larger scale, this reduction of GHG emissions at field level has to be cumulated with the reduction of GHG emissions linked with the lower level of production and transport of the N fertiliser not applied on the pea crop.
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Although many agronomic researchers currently focus on designing and developing decision support systems, they rarely discuss the methodological implications of such work. In this paper, with the examples of two decision support systems, we propose methodological elements for conducting the participatory design of such tools. Our proposition aims at building dialogue between designers and users but also between humans, tools and work situations. We focus on two main stages: first, a diagnosis of the uses of decision tools within current working situations and, second, the use of a prototype of the tool under design. The first stage serves to characterize the diversity of uses and user situations in order to determine the tool’s flexibility and to identify new concepts for tools. The second stage involves setting up an arrangement whereby a prototype of the decision support tool, open to amendment, can be used in work-like situations and then discussed during debriefing sessions among designers and users. This stage mediates dialogue between all the participants and allows them to develop cross-learning processes. We discuss how these two stages allow for a coordinated expansion of three spaces: the concept space, the knowledge space and the use space. We then discuss the need for such participatory design processes described as dialogical design processes and their contribution to produce new agronomic knowledge supporting a more sustainable agriculture. Finally, we point out a need to provide more opportunity for scientific discussion on participatory design approaches and on design methodology more broadly within the agronomic community.
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In humid temperate climates, N is still a major limiting factor for wheat (Triticum aestivum L.) production. Our objective was to understand and quantify N deficiency effects on the crop grain number to develop optimum N fertilizer management strategies for wheat. In this aim, several experiments were conducted on various soil types and climates with 'Soissons' winter wheat. Rates and dates of N fertilizer application were varied in each experiment. This resulted in highly variable dynamics of N accumulation in plants, leading to various N deficiencies throughout the crop cycle. Deficiencies were characterized by a N nutrition index (NNI). Seven criteria describing the deficiency (beginning of deficiency, BD; end of deficiency, ED; duration of deficiency, DD; intensity of deficiency, ID; the product ID x DD = IDD; the lack of nitrogen accumulation at anthesis, LNA; and the NNI at anthesis, NNI(a)) were estimated for each treatment. Large ranges were obtained for each criterion. Treatments also resulted in highly variable grain numbers. For a N deficient crop, the grain number decrease relative to the control treatment in the same experiment (RGN) was analyzed according to the deficiency criteria. Whatever the grain number component affected (spike number per per square meter or grain number per spike), the RGN appeared to depend on the history of the deficiency, the main explicative variable being IDD, that is, the product of the duration and the intensity of the deficiency. The equation RGN = 1.00355-0.00110 x IDD (R2 = 0.929) allows the prediction of grain number for wheat crops subjected to various N fertilization strategies.
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La gestion des cycles des éléments minéraux tels que l'azote dans les systèmes de production agricole se trouve au coeur d'enjeux d'actualité. Pour répondre à ces nouveaux enjeux, le RMT Fertilisation et Environnement a entrepris de contribuer au diagnostic des pertes d'azote en construisant l'outil Syst'N dans cadre du projet AZOSYSTEM qui regroupe l'INRA et 8 Instituts techniques agricoles. Son objectifest de contribuer au diagnostic et à l'évaluation des pertes d'azote en prenant en compte les conséquences des successions des cultures et des techniques culturales à effet direct ou indirect, à court et plus long terme, sur la dynamique de l'azote. L'outil Syst'N est constitué d'un simulateur basé sur un modèle des flux d'azote dans le système sol-plante-atmosphère et d'une base de données permettant de capitaliser et de consulter les résultats disponibles en matières de pertes d'azote issues de simulations ou d'expérimentations virtuelles, comme d'expérimentations réelles avec mesures au champ. Le prototype de l'outil est en cours de test avec des partenaires du développement agricole et des acteurs de la gestion qualitative de l'eau. L'objectif du projet est maintenant de proposer une version opérationnelle de l'outil Syst'N, de l'améliorer tout en préparant la mise en oeuvre d'un diagnostic des pertes d'azote conduisant à une amélioration de la gestion de l'azote.
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Wheat yields and grain protein content are lower and more variable in organic conditions than in conventional agriculture, mainly due to nitrogen (N) deficiency and weed competition. The undersowing of legume cover crops in growing winter wheat, also known as relay intercropping, is assumed to be a proficient way of enriching the soil-crop system with N and improving weed control. However, competition for resources may impair wheat performance. Relay intercropping in springtime in growing winter wheat is expected to limit competition for resources from the legume. The aim of our study was to analyze wheat performance and resource competition in relay intercropping systems with legume cover crops under various environmental conditions.