Jean-Mathieu Lachapelle

Réévaluation des besoins en azote, phosphore et potassium des cultures de brocoli, de chou et de chou-fleur en sols minéraux au

Québec

Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval

dans le cadre du programme de maîtrise en Sols en Environnement pour l'obtention du grade de maître en sciences (M. se.)

DEPARTEMENT DES SOLS ET DE GENIE AGROALIMENTAIRE FACULTÉ DES SCIENCES DE L'AGRICULTURE ET DE L'ALIMENTATION

UNIVERSITÉ LAVAL QUÉBEC

2010

© Jean-Mathieu Lachapelle, 2010

Résumé

La grande majorité des grilles de recommandation que l'on retrouve dans le Guide de

référence en fertilisation (CRAAQ, 2003) n'ont pas été réévaluées depuis plusieurs décennies et

suscitent de nombreuses interrogations quant à leur validité. Une mise à jour de ces grilles, basée sur

les régies de production actuelle, et intégrant les besoins réels des cultures est donc devenue

indispensable. Ce projet de maîtrise vise à l'élaboration d'un modèle d'évaluation des besoins en

azote, phosphore et potassium dans les cultures du chou, du chou-fleur et du brocoli en sols minéraux

au Québec.

Pour ce faire, des essais de fertilisation ont été réalisés, entre 2003 et 2008, dans quatre régions

de la province de Québec, soit la Montérégie, les Laurentides, Lanaudière et Québec (Ile d'Orléans).

Au total, toutes cultures confondues, 72 essais en azote, 60 en phosphore et 38 en potassium ont été

implantés chez des producteurs maraîchers. Les traitements évalués étaient les suivants : 3 à 6 doses

d'azote variant de 0 à 350 kg N/ha, 4 à 5 doses de phosphore variant de 0 à 300 kg P205/ha, et 4 doses

de potassium variant de 0 à 240 kg K20/ha. Le dispositif expérimental était en tiroirs (split-plot) avec

trois répétitions. Les étapes de réalisation du modèle d'évaluation des besoins étaient basées en partie

sur le modèle ayant servi à l'élaboration de la nouvelle grille de fertilisation en phosphore pour la

culture de la pomme de terre, telle que revue par Samson et collaborateurs (2008).

Ces essais ont permis de déterminer un intervalle de fertilisation azoté pour chacune des

cultures, soit de 160 à 200 kg N/ha pour le brocoli, de 190 à 240 kg N/ha pour le chou et de 130 à 185

kg N/ha pour le chou-fleur. Quelques essais de fractionnement de l'azote ont eu lieu de 2003 à 2005.

Dans la majorité des cas, l'analyse statistique des fractionnements de l'azote n'a pas montré de

différences significatives. Les doses proposées pour le phosphore et le potassium diminuent et varient

de 0 à 150 kg P205 selon le rapport P/AlM_m dans le sol et de 0 à 180 kg K20/ha selon la teneur du sol

en Kyi_ui. En comparant ces doses proposées avec celles de ia grille de recommandation actuelle du

Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003), il y a une diminution de 37,5 % pour le phosphore

et de 21,7 % pour le potassium. L'analyse de la variance ne révèle aucune différence significative au

niveau des prélèvements en azote, en phosphore et en potassium en fonction des doses testées.

Avant-propos

La réalisation du présent projet de maîtrise n'aurait pu se faire sans l'aide de plusieurs

collaborateurs. Je tiens tout d'abord à remercier mon directeur de recherche Dr. Léon-Etienne Parent

ainsi que mon co-directeur Dr. Nicolas Tremblay pour leur support et leurs conseils tout au long de ce

travail. Je tiens également à exprimer toute ma gratitude à Nicolas Samson pour sa grande

disponibilité, ses nombreuses explications et pour son support moral dans les moments plus difficiles.

Sans lui, la rédaction de ce mémoire aurait été ardue. Un gros merci également à Annie Pellerin

d'avoir été si généreuse de son temps et qui a su m'éclairer dans les moments les plus difficiles de ma

rédaction. De plus, j'aimerais remercier la contribution de Rahima Abdelhafid pour son aide en

laboratoire lors des multiples analyses. Finalement, ce projet n'aurait pu être réalisé sans la

contribution des différents partenaires (nommés en annexe).

J'aimerais dédier ce mémoire à ma mère Ginette qui, malgré les tourments que nous lui avons

parfois causés, nous a toujours donné sa confiance et son amour inconditionnel. Je t'aime maman.

J'aimerais également dédier ce mémoire à ma grand-mère Pierrette, qui nous as encouragés

continuellement dans la poursuite de nos études et qui porte une fierté sans limite envers ses petits-

enfants. Je t'embrasse mamie. Une grosse pensée pour mon frère Jean-Philippe, mon père Jean, mon

beau-père André, ma tante Michèle, mon cousin Guillaume et mes deux cousines Véronique et Karine.

11 y a un peu de vous tous dans ce travail. Merci aussi à mon oncle Pierre, qui a su m'inculquer, à sa

manière, le goût du savoir. Sachez, famille bien-aimée, que je vous porte proche de mon cœur.

De plus, j'aimerais souligner la contribution de mes deux meilleurs amis Ghislain et Michèle.

Votre amitié, votre écoute et vos encouragements personnels ont su m'aider à persévérer dans ce

projet et m'ont guidé vers la réussite. Merci pour tout. One love.

Table des matières

Liste des tableaux 6 Liste des figures 9 1. Introduction 11

2. Revue de littérature 12 2.1 Production canadienne et québécoise 12 2.2 Présentation de la grille de recommandation actuelle 12 2.3 Présentation des grilles de recommandation hors Québec 13 2.4 Azote 16

2.4.1 Rôle de l'azote chez les plantes 16 2.4.2 Recommandation en azote 16

2.4.2.1 Brocoli 16 2.4.2.2 Chou 19 2.4.2.3 Chou-fleur 21

2.5 Phosphore et potassium 23 2.5.1 Rôle du phosphore et du potassium chez les plantes 23 2.5.2 Recommandation en phosphore et potassium 24

3. Hypothèses de la recherche 27 4. Objectifs de la recherche 27 5. Matériel et méthodes 28

5.1 Localisation et nombre de sites 28 5.2 Emplacement au champ 28 5.3 Dispositif expérimental : 28 5.4 Traitements de fertilisation 30

5.4.1 Essais azotés 30 5.4.2 Essais phosphatés 32 5.4.3 Essais potassiques 32

5.5 Données recueillies 33 5.5.1 Échantillonnage de sol 33 5.5.2 Récolte 34 5.5.3 Échantillonnage de biomasse de récolte 34

5.6 Étapes de réalisation du modèle de réponse 35 5.6.1 Détermination ou validation de l'indice de fertilité 35 5.6.2 Classes de fertilité et probabilité de réponse 35 5.6.3 Réponse à l'application de N-P-K : optimisation de la dose d'engrais 36 5.6.4 Modèle de réponse 38

5.7 Statistiques 39

4

6 Résultats 40 6.1 Prélèvements des éléments nutritifs 40 6.2 Azote 42

6.2.1 Réponse à l'azote 42 6.2.2 Modèle de réponse 44 6.2.3 Modèle suggéré 48 6.2.4 Méthodologie de la sélection des doses d'azote 48 6.2.5 Fractionnement des doses azotées 50

6.3 Phosphore 51 6.3.1 Réponse au phosphore 51 6.3.2 Modèle de réponse 53 6.3.3 Seuils agronomiques et environnementaux 55 6.3.4 Méthodologie de la sélection des classes pour la grille de phosphore 56 6.3.5 Test de puissance 56 6.3.6 Méthodologie de la sélection des doses pour la grille de phosphore 57

6.4 Potassium 60 6.4.1 Réponse au potassium 60 6.4.2 Modèle de réponse 62 6.4.3 Méthodologie de la sélection des classes pour la grille de potassium 64 6.4.4 Test de puissance 65 6.4.5 Méthodologie de la sélection des doses pour la grille de potassium 66

7 Discussion 68 7.1 Prélèvements des éléments nutritifs 68 7.2 Fertilisation azotée 69 7.3 Fractionnement de l'azote 72 7.4 Fertilisation phosphatée 73 7.5 Fertilisation potassique 73 7.6 Relation entre prélèvements, résidus et recommandations en azote, phosphore et potassium '. 75

8 Conclusion 76 Remerciements 78 Références citées 79 Annexe I: Démarche du calcul des ratios 85 Annexe II: Effet des doses d'azote, de phosphore et de potassium sur les rendements 88 Annexe III: Effet du fractionnement de l'azote sur les rendements 109

Liste des tableaux

Tableau 1: Description des modèles de la fertilisation azotée des cultures maraîchères en fonction de l'analyse des sols minéraux (source : Sbih et Khiari, 2005) 14

Tableau 2 : Description des différentes grilles de fertilisation en phosphore et potassium (source : Sbih et Khiari, 2005) 15

Tableau 3: Dose moyenne de phosphore et potassium utilisée par les producteurs et fréquence de dépassement par rapport aux doses proposées dans les grilles de référence en fertilisation du CRAAQ pour le brocoli, chou et chou-fleur (source : Beaudet et Tremblay, 2006) 25

Tableau 4: Nombre d'essais par culture, par élément et par année 28

Tableau 5 : Traitements et fractionnements azotés pour le brocoli et le chou-fleur (Projet PS1H) 30

Tableau 6 : Traitements et fractionnements azotés pour le chou d'hiver pour le marché frais en 2005 et 2006 31

Tableau 7 : Traitements et fractionnements azotés pour le chou d'hiver pour le marché de transformation en 2005 et 2006 31

Tableau 8 : Traitements phosphatés pour les cultures du brocoli, chou-fleur et chou d'hiver pour le marché frais et de transformation 32

Tableau 9 : Traitement potassique pour les cultures du brocoli, chou-fleur et chou d'hiver pour le marché frais et de transformation 33

Tableau 10: Moyenne (M) et écart-type (S) des essais de différentes variables du sol pour les cultures du brocoli, chou et chou-fleur 33

Tableau 11: Moyenne (M) et écart-type (S) des essais des analyses de C-N-S et des nitrates pour les cultures du brocoli, chou et chou-fleur 34

Tableau 12 : Rapport entre le coût unitaire de l'engrais ($ N, P, K /kg) et le prix d'une tonne de têtes ou pommes de brocolis, choux et choux-fleurs ($/t) 38

Tableau 13: Analyse de la variance des prélèvements de la partie exportée en lien avec la fertilisation en azote, phosphore et potassium des cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur 41

Tableau 14: Humidité et prélèvements moyens en N, P2O5, K2O, Ca et Mg des cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur cultivés en sols minéraux au Québec 41

Tableau 15 : Rendement vendable moyen, minimum, maximum et écart-type des essais azotés réalisés de 2003 à 2006 au Québec dans les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur 42

Tableau 16 : Nombre et type de réponses obtenues pour les essais azotés réalisés de 1995 à 2006 au Québec dans les cultures du brocoli, du chou et du chou-Heur 43

Tableau 17 : Besoins en azote par culture selon deux classes de teneur en argile (%) dans le sol, basée sur une espérance conditionnelle de 50 % 46

Tableau 18 : Besoins en azote par culture selon deux classes de teneur en N total (%) dans le sol, basée sur une espérance conditionnelle de 50 % 47

Tableau 19 : Doses azotées correspondant à une espérance conditionnelle de 40, 50, 60, 70 et 80 % pour les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur 49

Tableau 20 : Comparaison des doses d'azote du CRAAQ (2003) et celles proposées 50

Tableau 21 : Comparaison entre les rendements vendables moyens obtenus par les producteurs au Québec et les rendements vendables obtenus dans le cadre des essais de fertilisation avec les anciennes et nouvelles doses dans les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur 50

Tableau 22 : Rendements vendables moyens, minimum, maximum et écart-type des essais de phosphore réalisés de 2003 à 2007 au Québec dans la culture du brocoli, chou et chou-fleur.51

Tableau 23 : Nombre et type de réponses obtenues pour les essais de phosphore réalisés de 2003 à 2007 au Québec dans la culture du brocoli, chou et chou-fleur 52

Tableau 24 : Classes pour l'indice de fertilisation P/AIM-iii (%) 56

Tableau 25 : Moyenne (M) des rendements relatifs, écart-type (s), nombre de sites (n), erreur de type II (P) et puissance (1-P) permettant le calcul des tests de puissance pour chaque classe de fertilité en phosphore 57

Tableau 26 : Espérance conditionnelle de 50 à 80 % pour cinq classes (rapport P/AIM-IU (%))• 58

Tableau 27 : Espérance conditionnelle de 50 à 80 % et atténuée pour quatre classes (rapport P/AlM.iii(%)) 58 Tableau 28 : Doses recalculées par l'équation linéaire et doses arrondies (kg P20s/ha) en fonction des classes (% P/AIM-III) 59 Tableau 29 : Comparaison des doses de phosphore du CRAAQ (2003) et celles proposées. 60

Tableau 30 : Rendement vendable moyen, minimum, maximum et écart-type des essais de potassium réalisés de 2004 à 2008 au Québec dans les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur 61

Tableau 31 : Nombre et type de réponses obtenues pour les essais de potassium réalisés de 2004 à 2008 au Québec dans la culture du brocoli, chou et chou-fleur 61

Tableau 32 : Classes de fertilité pour l'indice de fertilisation KMIM (kg/ha) 64

Tableau 33 : Moyenne (M) des rendements relatifs, écart-type (s), nombre de sites (n), erreur de type II (P) et puissance (1-P).permettant le calcul des tests de puissance pour chaque classe de potassium 65

Tableau 34 : Moyenne (M) des rendements relatifs, écart-type (s), nombre de sites (n), erreur de type II (P) et puissance (1-P) permettant le calcul des tests de puissance pour des classes combinées de potassium 65

Tableau 35 : Espérance conditionnelle de 50 à 90 % pour quatre classes (kg/ha KM-m ) 66

Tableau 36 : Doses recalculées avec l'équation linéaire et doses arrondies (kg K20/ha) en fonction des classes (kg/ha de KM-ni) 66

Tableau 37 : Comparaison des doses de potassium du CRAAQ (2003) et de celles proposées. 67

Tableau 38: Comparaison avec d'autres travaux de l'humidité et prélèvements moyens en N, P2O5, K2O, Ca et Mg des cultures de brocoli, de chou et de chou-fleur cultivés en sols minéraux 68

Tableau 39: Prélèvements (kg/ha) en N, P2O5, K20, Ca et Mg des cultures de brocoli, de chou et de chou-fleur cultivées en sols minéraux au Québec basés sur les prélèvements (kg/t hum) des essais (tableau 11 ) et des rendements moyens au Québec calculés par Beaudet et Tremblay (2006) 75

Liste des figures

Figure 1: Recommandation en azote (kg N/ha) dans différentes régions du monde pour la culture du brocoli (source modifiée de Sbih et Khiari, 2005) 17

Figure 2 : Rendement relatif en fonction de la somme du N minéral à la plantation (0-30 cm) et de la fertilisation azotée appliquée, sur 6 expériences de brocoli entre 1999 et 2001 (source modifiée de Vagen et al., 2007) 18

Figure 3 : Prélèvement en azote par la partie aérienne de plants de brocolis (partie supérieure du graphique), et la teneur du sol en N minérale à une profondeur de 0-30 cm (partie inférieure du graphique) sur deux expériences de fertilisation avec doses de 0, 120 et 240 kg N/ha. Plantation hâtive sur le graphique de droite et plantation tardive sur le graphique de gauche (source modifiée de Vagen et al., 2007) 18

Figure 4: Recommandation en azote (kg N/ha) dans différentes régions du monde pour la culture du chou (source modifiée de Sbih et Khiari, 2005) 20

Figure 5: Prélèvement de l'azote par le chou en fonction du temps pour deux sites (source : Fink et Feller, 1998) 21

Figure 6: Recommandation en azote (kg N/ha) dans différentes régions du monde pour la culture du chou-fleur (source :Sbih et Khiari, 2005) 22

Figure 7 : Prélèvement en azote du chou-fleur (partie supérieure du graphique) et azote minérale disponible dans le sol à une profondeur de 0-30 et 0-60 cm (partie inférieure du graphique) sur deux expériences ayant reçu une dose optimale (= 225 kg N/ha - Nmin 0-60 cm) (source modifiée de Everaarts, 2000) 23

Figure 8 : Synthèse des recommandations en phosphore pour la culture du chou et du brocoli (source : Tremblay et al., 2006) 24

Figure 9: Synthèse des recommandations en potassium pour la culture du chou et du brocoli (source : Tremblay et al., 2006) 24

Figure 10 : Exemple du dispositif retenu et de doses testées pour un site d'essai en azote, phosphore et potassium 29

Figure 11: Relation entre la matière sèche (%) et le poids humide (g) 40

Figure 12 : Doses optimales par site et par culture, la ligne rouge représentant la recommandation actuelle du Guide de fertilisation du CRAAQ (2003) 44

Figure 13 : Relation entre les rendements relatifs et le contenu en argile (%) des sites par culture 45

Figure 14: Relation entre les rendements relatifs et la concentration en N total (%) des sites par culture 46

Figure 15 : Relation pour chaque site entre le rendement maximal atteint (t/ha) et la dose optimale (kg P:05/ha) 53

9

Figure 16 : Relation entre les rendements relatifs (%) et les rapports P/AlM.n] (%) des sites par culture 54

Figure 17 : Relation entre les doses optimales (kg P205/ha) et les rapports P/A1M-III (%) des sites par culture 55

Figure 18 : Relation entre les doses recommandées du modèle atténué (kg P2Os/ha) et la médiane des classes P/A1M-III (%) 59

Figure 19 : Relation pour chaque site entre le rendement maximal atteint (t/ha) et la dose optimale (kg K20/ha) 62

Figure 20 : Relation entre les rendements relatifs (%) et la teneur du sol en KM.|n (kg/ha) des sites par culture 63

Figure 21 : Relation entre les doses optimales (kg K20/ha) et la teneur du sol en KM-HI (kg/ha) des sites par culture .....64

10

1. Introduction

La régie actuelle de fertilisation des cultures maraîchères au Québec n'est plus adaptée aux

réalités d'aujourd'hui. La surfertilisation des sols en azote et en phosphore augmente les risques

d'eutrophisation des cours d'eau, car les apports dépassent parfois la capacité des milieux récepteurs.

Pourtant, dans le contexte actuel de développement durable en agriculture, principe basé sur la

conciliation des aspects économiques, sociaux et environnementaux, la protection du milieu naturel

devrait être encouragée afin de rétablir un équilibre (MDDEP, 2002). Il devient donc nécessaire de

redéfinir la quantité d'engrais à appliquer dans le but de réduire les risques environnementaux, mais

tout en permettant aux exploitations agricoles d'obtenir des rendements intéressants et des produits de

qualité.

La référence actuelle en fertilisation pour les conseillers et les producteurs agricoles du

Québec est le Guide de référence en fertilisation du Centre de référence en agriculture et

agroalimentaire du Québec (CRAAQ, 2003). La grande majorité des grilles de recommandation que

l'on retrouve dans ce guide n'ont pas été réévaluées depuis plusieurs décennies et suscitent de

nombreuses interrogations quant à leur validité. Une mise à jour de ces grilles, basée sur les régies de

production actuelle, et intégrant les besoins réels des cultures est donc devenue indispensable.

L'augmentation continue des prix des divers engrais est également un facteur qui contribue à la

nécessité de revoir les grilles de référence.

En 2004, le CRAAQ a mis sur pied le Comité ad hoc fertilisation productions maraîchères,

relevant de la Commission chimie et fertilité des sols, dont le mandat est de proposer des

modifications aux grilles de référence en fertilisation des cultures maraîchères. C'est dans ce but que

des essais de fertilisation ont lieu au Québec, depuis quelques années, afin de réévaluer les grilles de

référence dans les cultures maraîchères en sols minéraux et organiques. Ce projet de maîtrise vise à

l'élaboration et à la proposition d'un modèle d'évaluation des besoins en azote, en phosphore et en

potassium dans les cultures du chou, du chou-fleur et du brocoli en sols minéraux au Québec.

Ce mémoire débute par une revue de littérature incluant la présentation de différents modèles

de grilles de recommandation et les différents besoins en azote, phosphore et potassium des cultures

du chou, du chou-fleur et du brocoli en sols minéraux à travers le monde. Par la suite, le matériel et les

méthodes utilisés seront présentés et expliqués en détail. Suivra la présentation des hypothèses et

objectifs de la recherche. Finalement, les sections résultats et discussions permettront d'infirmer ou de

confirmer les hypothèses de ce mémoire.

2. Revue de lit térature

La grande famille des crucifères (Brassicacées) compte 3 200 espèces distribuées en 350

genres. Les crucifères concernées par ce projet sont le brocoli (B. oleracea L. var. italica Plenck), le

chou-fleur (B. oleracea L. var. botrytis L.) et le chou (B. oleracea L. var. capitata L.f. alba DC). Tous

ces légumes ont été introduits en Amérique du Nord lors des vagues successives de colonisation du

nouveau continent (Dixon, 2006). Le brocoli aurait été introduit au début des années 1900 par des

immigrants italiens alors que le chou aurait suivi la route des immigrants Scandinaves au 16eme siècle.

2.1 Production canadienne et québécoise

En 2006, la production canadienne de brocolis s'élevait à plus de 33 967 tonnes métriques

pour une valeur à la ferme de 32 720 000 $ (Statistique Canada, 2007). Le Québec est la province où il

se cultive le plus de brocolis avec une production avoisinant les 20 255 tonnes métriques pour une

valeur à la ferme de 16 900 000 $ et une superficie de plus de 1 862 hectares.

Le Québec produit près de 48 % de la production totale de choux au Canada (Statistique

Canada, 2007), une diminution de 9 % comparativement à 2003 (AAC, 2005). Cela représente une

production de plus de 61 870 tonnes métriques pour une valeur à la ferme de près de 14 850 000 $ et

une superficie de 2 003 hectares.

Plus de 1 960 hectares de choux-fleurs ont été ensemencés au Canada en 2006, pour une

production totale de 30 892 tonnes métriques (Statistique Canada, 2007). Au Québec, on produit du

chou-fleur sur près de 728 hectares pour une production totale de 12 247 tonnes métriques et une

valeur à la ferme de 7 700 000 $. Le Québec et l'Ontario arrivent ex aequo comme plus importants

producteurs de choux-fleurs au Canada.

2.2 Présentation de la grille de recommandation actuelle

Présentement, une seule grille de fertilisation est proposée pour les cultures du brocoli, du

chou et du chou-fleur, indépendamment des besoins réels en azote, en phosphore et en potassium pour

chacune de ces trois cultures (CRAAQ, 2003). Pour le phosphore et le potassium, la grille comprend

cinq classes de fertilité, progressant de pauvre à excessivement riche, et les doses varient de 0 à 240 kg

P20. ha"' et de 20 à 220 kg K20 ha"1 respectivement. La recommandation actuelle est basée sur la

concentration initiale du sol en phosphore et en potassium extraits au Mehlich III (M-1II) (Mehlich,

1984). La recommandation actuelle en azote est généralisée à toutes les situations, sans distinction de

12

la texture du sol, de la concentration en nitrate ou de l'azote totale du sol, de la teneur en matière

organique du sol ou de toute autre méthode qui permettrait de quantifier une dose d'azote appropriée.

La grille recommande présentement 135 kg N/ha, soit 85 kg N/ha à la plantation et 50 kg N/ha quatre

à cinq semaines après la plantation pour les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur.

2.3 Présentation des grilles de recommandation hors Québec

Sbih et Khiari (2005) ont répertorié et comparé 16 guides de fertilisation provenant des

provinces canadiennes, des états américains et de l'Angleterre.

Quatre modèles ont été proposés pour la fertilisation azotée (tableau 1). Le modèle du

Manitoba repose sur la concentration des sols en nitrate (0-60 cm), ceux du Minnesota et du

Wisconsin sont basés principalement sur la teneur en matière organique des sols, alors que le modèle

anglais, plus complet, inclut le précédent cultural, l'azote minéral dans la couche 0-90 cm, le pouvoir

minéralisateur des sols et la pluviométrie. Les autres modèles, tout comme celui du Québec, ne

reposent sur aucun indice de fertilité et ne suggèrent qu'une seule dose d'azote par culture.

Les classes de fertilité pour le phosphore et le potassium varient énormément d'une grille à

l'autre (tableau 2). On n'en retrouve que trois pour les états de New York et du New Jersey alors qu'il

y en a 34 pour le phosphore et 22 pour le potassium en Pennsylvanie. La plupart des grilles en

proposent entre quatre et six. Tous les modèles de recommandation en phosphore sont basés sur la

teneur du sol en phosphore, mais les modes d'extraction diffèrent d'un modèle à l'autre. Au Québec,

dans les Maritimes et dans quelques états du nord-est des États-Unis, le mode d'extraction privilégié

est la solution M-III (Mehlich, 1984). En comparaison, l'extraction Olsen est utilisée en Ontario, au

Manitoba et en Angleterre (Olsen et al., 1954). En ce qui concerne le potassium, les modèles sont tous

reliés à la concentration du sol en potassium échangeable.

13

Tableau 1: Description des modèles de la fertilisation azotée des cultures maraîchères en fonction de l'analyse des sols minéraux (source : Sbih et Khiari, 2005).

Etats et provinces

Indices de fertilité azotée Niveaux d'interprétation Modèle de la fertilisation azotée

Manitoba Nitrates dans la couche 0-60 cm de profondeur des sols

8 niveaux de nitrates

0-25. 26-50.51-~0. "1-90. 91-100.101-110.111-

130. 131-140

Dose (kg N lia) par classe de fertilité et par culture

Minnesota Teneur en mariée organique des sols

4 niveaux de MO

Faible MO<3.1% Moyen 3.1<MO__4.5% Élevé 4.6<MO__19% T. Élevé MO > 19%

Dose de N(lb/a) = '''DF31bit - N ^ . .

Wisconsin Teneur en matière organique et évaluation de traits pédologiques visuels

4 niveaux de MO

Faible MO<2% Moyen 2__MO<9.9% Élevé 10<MO__20% T. Élevé MO > 20%

Dose (lb N/a) par classe de fertilité et par culture

Angleterre Indices de fertilité azotée intégrant 1) Précédent cultural 2) N- minéral dans la

couche (0-90 cm) 3) Pouvoir

minéralisateur des sols

4) pluviométrie.

7 indices (0 jusqu'à 6) 0(<60). I (61-80). 2 (81-100). 3 (101-120). 4 (121-160). 5(161-240)6 (>240)

Dose (kg N/ha) par indice de fertilité et pai' culture

Les autres Étais et provinces

Une seule recommandation par culture

"''r. • ,!,..., . DFn.ble : dose de N(lb.a) pour les sols de fertilité azoté faible (MO£3.1%). "NanaivM : Teneur en N nitrique analysé sur une profondeur de 0-60 cm de sol

14

Tableau 2 : Description des différentes grilles de fertilisation en phosphore et potassium (source : Sbih et Khiari, 2005).

Nombre, de classes et de

niveaux

Étendue du PMIH (kg ha)

valeur eu gra . représente la

c. moYenne

Etendue du K écl_nii2eable

Ocg lia) valeur eii gra. repré>eme

c. moveiuie

Méthode d'extraction

deP

Unités

n o» s c a» 'S 99 C SS

u M

«* C o I_

BU

Québec 5-7 F M B R ER 0-150-401

0-300-601 Mehlich 3 ma kg

n o» s c a» 'S 99 C SS

u M

«* C o I_

BU

Ontario 5-14 L M H VR E

0-116-481 92

(0-203-560 Olsen mg kg"1

n o» s c a» 'S 99 C SS

u M

«* C o I_

BU

N. Brunswick 6-6 VXI.JdMH.HVH

(11-110-175 (0-291-601 Mehlich 3 ma kg'1

n o» s c a» 'S 99 C SS

u M

«* C o I_

BU

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(0-66-120 0-127-240 Mehlich 3 lb/ac

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0-138-330 0 -180-360 Mehlich 1 Ih'ac M

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Kentucky 4 - 4 L M. H. VH

0 - 50-90 0- 280-505 Mehlich 3 lb/ac

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0-100-180 0 - 290-540 Brayl mg kg"

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0 -96-205 0 - 208-280 Mehlich 1 mg kg"

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0-136-570 0-320-750 Olsen mg k2"'

F : fmble M : moyen. B bon R . riche ER excessivement riche YL : veiy lo-iv L lew M medium. MH : mednmi high H lush VH vervhïgh * Opî optnaum +EK;excessivelylush " représente la tinsse pour le P. **: représente la classe pour le K

2.4 Azote

2.4.1 Rôle de l'azote chez les plantes

L'azote représente un élément fondamental de la nutrition végétale (Demolon, 1968). Il entre

dans la composition de nombreuses molécules importantes telles que les protéines, les acides aminés,

la chlorophylle et plusieurs hormones de croissances (Michaud, 2005 ; Hopkins et Evrard, 2003).

L'azote entre également dans la composition des glucosinolates, composés organiques des crucifères

jouant un rôle important dans les mécanismes de défenses de cette famille. (Zukalova et Vasak, 2002 ;

Schonhof et al., 2007). Les isothiocyanates, produits issus de la décomposition des glucosinolates,

auraient un effet allélopathique sur les agents pathogènes du sol (Reau et al., 2005). Le potentiel de

bio-fumigation des crucifères a d'ailleurs été un sujet d'étude exploré lors des dernières années

(Kirkegaard et al., 1998 ; Coulombe et al., 2005).

2.4.2 Recommandation en azote

2.4.2.1 Brocoli

Le brocoli, ainsi que toutes les espèces cultivables de la famille des crucifères, est reconnu

comme étant une plante exigeante en azote. Les doses d'azote proposées dans la culture du brocoli

varient de 120 à 250 kg N/ha pour les régions comparées (Figure 1). En Californie, en Oregon et en

Norvège, la dose proposée se situe dans un intervalle allant du simple au double, dépendamment de

certaines caractéristiques du sol.

16

Figure 1: Recommandation en azote (kg N/ha) dans différentes régions du monde pour la culture du brocoli (source modifiée de Sbih et Khiari, 2005).

Au Québec, une étude réalisée par Beaudet et Tremblay (2006) révèle que dans 43 % des cas,

les champs de brocolis ont reçu une dose supérieure d'azote à ce qui est proposé dans la grille de

référence en fertilisation du CRAAQ (2003). La dose moyenne d'azote épandue était de 148 kg N/ha

alors que la dose proposée actuellement par le CRAAQ est de 135 kg N/ha.

Dans la littérature, plusieurs essais au champ ont été effectués afin de déterminer la dose

d'azote donnant un rendement maximal. A l'île-du-Prince-Edouard, une dose entre 100 et 200 kg N/ha

était nécessaire pour obtenir des rendements maximaux dans la culture du brocoli (Cutcliffe et al.,

1968). Selon des essais effectués au Québec, la dose optimale serait de 181 kg N/ha, avec ou sans

irrigation (Fortier et al., 2007). Plusieurs travaux ont rapporté que les recommandations en azote

devraient se situer entre 150 et 311 kg N/ha (Greenwood et al., 1980; Longbrake et al., 1980;

Kowalenko et Hall., 1987 ; Everaarts et de Willigen, 1999a ; Paschold et al., 2000 ; Riley et Vagen,

2003 ; Vagen, 2003). Vagen et collaborateurs (2007) ont obtenu des rendements optimaux à près de

230 kg N/ha (N + N mm) en Norvège. D'autre part, ils recommandent que la fertilisation du brocoli en

Norvège soit ajustée au N minéral du sol à la plantation (Figure 2). Aux Pays-Bas, Everaarts et de

Willigen ( 1999a) recommandent 270 kg N/ha - Nmjn (0^0 cm) lorsque l'engrais est placé en bande et 275

kg N/ha - Nmin(0.60cin) pour une application à la volée.

17

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Dose (kg N/ha incluant N min à la plantation)

400

Figure 2 : Rendement relatif en fonction de la somme du N minéral à la plantation (0-30 cm) et de la fertilisation azotée appliquée, sur 6 expériences de brocoli entre 1999 et 2001 (source modifiée de Vagen et al , 2007).

Une connaissance de la physiologie du brocoli est primordiale afin de déterminer la période

idéale pour fertiliser et ainsi limiter les pertes d'azote dans l'environnement. Le prélèvement de l'azote

est faible durant les deux premières semaines après la transplantation, augmente rapidement par la

suite et diminue durant les deux dernières semaines précédant la récolte (Bowen et al., 1998 ; Vagen et

al., 2007) (Figure 3).

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200

100 z

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♦ 240 kg N

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20 40 60 Jours après la plantation

80

Figure 3 : Prélèvement en azote par la partie aérienne de plants de brocolis (partie supérieure du graphique), et la teneur du sol en N minérale à une profondeur de 0-30 cm (partie inférieure du graphique) sur deux expériences de fertilisation avec doses de 0, 120 et 240 kg N/ha. Plantation hâtive sur le graphique de droite et plantation tardive sur le graphique de gauche (source modifiée de Vagen et al , 2007).

L'accumulation de la matière sèche (N et autres éléments) dans la plante suit la même

tendance. Deux semaines avant la récolte, il est intéressant de noter qu'à faible dose d'azote, il se

produit une translocation du N des feuilles vers la tête du brocoli, mais qu'à forte dose, il y a toujours

une accumulation du N dans les feuilles et la tête (Bovven et al., 1998). Ceci se traduit par une

proportion d'azote plus élevée dans les résidus de culture, ce qui augmente les risques de perte d'azote

durant la période suivant l'incorporation des résidus au sol. À la dose optimale déterminée par

Everaarts et de Willigen (1999b), soit 270 kg N/ha - Nmm (0-6o cm), une quantité entre 120 et 155 kg N/ha

ne serait pas exportée hors du champ lors de la récolte. Par ailleurs, Nkoa et collaborateurs (2001) ont

démontré en laboratoire qu'il y a une augmentation de 10 % de la matière sèche et de 58 % du

rendement au stade d'initiation de l'inflorescence, lorsqu'il y a une diminution de la concentration en

azote de 250 mg/L à 150 mg/L dans le milieu de croissance comparativement à une concentration

constante de 250 mg/L.

2.4.2.2 Chou

Les recommandations en azote pour la culture du chou dans différentes régions du monde sont

présentées à la figure 4. Les doses recommandées se situent entre 110 et 220 kg N/ha. Le Québec, avec

135 kg N/ha, est un des endroits où la dose recommandée est la plus faible parmi les 16 cas

répertoriés. L'étude réalisée par Beaudet et Tremblay (2006) révèle que dans 67 % des cas, les champs

de choux ont reçu une dose supérieure d'azote à ce qui est proposé dans la grille actuelle de référence

en fertilisation du CRAAQ (2003). La dose moyenne d'azote épandue était de 150 kg N/ha alors que

la dose proposée actuellement par le CRAAQ est de 135 kg N/ha.

Sanchez et al ( 1994) ont démontré que le chou requiert entre 230 et 458 kg N/ha pour atteindre

des rendements maximaux aux États-Unis. En Slovénie, la dose optimale d'azote pour obtenir un bon

rendement de produits de qualité se situerait entre 225 et 300 kg N/ha (Kacjan Marsic et Osvald,

2007). Par contre, suite à une expérience réalisée à l'Acadie au Québec, Bérard (1990) a démontré

qu'une dose supérieure à 180 kg N/ha n'est pas recommandable, car au-delà de cette dose, il n'y a plus

d'augmentation de rendement et le risque augmente de favoriser le développement d'une maladie

provoquant le noircissement des nervures centrales (médiane noire). Ce désordre physiologique serait

d'ordre génétique et son apparition sporadique serait davantage liée à des facteurs environnementaux.

II existe de nombreux cultivars tolérants à la médiane noire (Richard et Boivin, 1994).

19

250

200

2 150

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Figure 4: Recommandation en azote (kg N/ha) dans différentes régions du monde pour la culture du chou (source modifiée de Sbih et Khiari, 2005).

Aux Pays-Bas, Everaarts et Moel (1998) ont démontré que la dose optimale d'azote appliquée

est fortement reliée à la quantité de N présente dans le sol à la plantation à une profondeur de 0-60 cm.

En effet, les rendements variaient davantage aux endroits où le N minéral était faible à la plantation

par rapport aux endroits où il était élevé. La dose optimale a été définie comme suit :

N opt = 3 3 0 - 1 , 5 NU, 0-60 cm (kg N/ha)

Fink et Feller (1998) ont testé un modèle empirique afin de déterminer une dose optimale

d'azote dans la culture du chou en Allemagne. Ce modèle est basé sur des tableaux qui contiennent de

l'information relative à la demande totale d'azote par la plante et sur le prélèvement d'azote à des

stades précis. Cette méthode a l'avantage de refléter les conditions climatiques, la croissance et les

rendements de la région où les essais sont réalisés. Finalement, dans un tout autre ordre d'idée,

l'application de 250 kg N/ha sous forme de sulfate d"ammonium serait à privilégier pour viser une

qualité nutritive optimale du chou à la récolte (Turan et Sevimli, 2005).

20

Le prélèvement d'azote par le chou suit sensiblement la même tendance que celle du brocoli

(Figure 5). 11 est faible au début, augmente rapidement à partir de la troisième semaine pour ensuite se

stabiliser 1 à 2 semaines avant la récolte. Everaarts et Booij (2000) ont mis en évidence qu'une

augmentation de la teneur en azote dans la pomme aurait pour effet d'augmenter la teneur en humidité

dans celle-ci.

400 ­C3

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OJ) ­ J i 300 ­z

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100 ­­> ■TJ

'__ 0 ­1» 21 42 63 84 105 126 21 42 63 84 105 126

Temps après la plantation (jours)

Figure 5: Prélèvement de l'azote par le chou en fonction du temps pour deux sites (source : Fink et Feller, 1998).

La quantité d'azote retrouvée dans les résidus s'accroît avec la dose d'azote. Une proportion

de 54 à 60 % de l'azote prélevé par la plante se retrouve dans la pomme et est donc exportée hors du

champ. L'application en bande a même accru la quantité d'azote retrouvée dans les résidus de culture

dans la moitié des expériences (Everaarts et Booij, 2000). Par ailleurs, l'azote a eu des effets positifs,

neutres ou négatifs sur le rendement lors des essais de placement en bande (Everaarts et Moel, 1998),

autant dans la culture du chou que dans celle du chou-fleur.

2.4.2.3 Chou-fleur

Les doses d'azote recommandées dans différentes régions du monde pour le chou-

fleur sont présentées à la figure 6. Elles se situent entre 110 et 220 kg N/ha. Au Québec, toujours selon

l'étude réalisée par Beaudet et Tremblay (2006), les cultures ont reçu une dose d'azote de 29 %

supérieure à ce qui est proposé dans la grille de référence en fertilisation du CRAAQ (2003). La dose

moyenne d'azote épandue était de 175 kg N/ha alors que la dose proposée actuellement par le CRAAQ

est de 135 kg N/ha. Cette faible proportion de fréquence de dépassement jumelée à une dose moyenne

d'azote élevée démontre que certains producteurs ont adopté une régie de fertilisation azotée élevée

dans certains champs de choux-fleurs.

Aux Pays-Bas, Everaarts et Moel (1995) recommandent une dose de 224 kg N/ha moins le

Nmin du sol à 0-60 cm à la plantation. Des chercheurs des Maritimes ont évalué que le chou-fleur

devait recevoir une dose se situant entre 100 et 150 kg N/ha (Cutcliffe et Munro, 1976). Cet intervalle

est similaire à celui proposé par Riley et Vagen (2003). En Slovénie, des doses ont été proposées en

fonction de la durée de croissance des cultivars. Pour des cultivars précoces, on recommande 225 kg

N/ha comparativement à 300 kg N/ha pour des cultivars plus tardifs (Kacjan Marsic et Osvald, 2007).

En Allemagne, Kage et collaborateurs (2003) ont déterminé que les plants semés ont un besoin

supérieur en azote de 30 à 40 kg N/ha comparativement à des transplants.

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150

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Figure 6: Recommandation en azote (kg N/ha) dans différentes régions du monde pour la culture du chou-fleur (source .Sbih et Khiari, 2005).

Chez le chou-fleur, la période de faible prélèvement d'azote par la plante s'étire sur les quatre

premières semaines (Everaarts, 2000). Par la suite, le prélèvement augmente jusqu'à la récolte (figure

7). Durant cette période, la culture absorbe 4 à 6 kg N/ha/jour. La dose d'azote appliquée n'aurait

aucun effet sur la durée de croissance de la plante (précocité de la récolte) et sur la qualité de la tête

(Everaarts et Moel, 1995). Par contre, l'augmentation de la dose accroît le lessivage de l'azote. Encore

une fois, une importante proportion de l'azote prélevé par la plante est laissée au champ avec les

résidus de culture à la récolte. On retrouverait entre 100 et 130 kg N/ha dans les tissus non récoltés.

Cet azote dans les résidus peut ultérieurement être lessivé dans le sol lors des récoltes tardives.

22

M

- N u p a l »

-NmwO-SOcni

- Nmn 0-60 cm

Jours après la plantation Jours après la plantation

Figure 7 : Prélèvement en azote du chou-fleur (partie supérieure du graphique) et azote minérale disponible dans le sol à une profondeur de 0-30 et 0-60 cm (partie inférieure du graphique) sur deux expériences ayant reçu une dose optimale (= 225 kg N/ha - Nmin 0-60 cm) (source modifiée de Everaarts, 2000).

2.5 Phosphore et potassium

2.5.1 Rôle du phosphore et du potassium chez les plantes

Le phosphore est un constituant de l'ADP, molécule fournissant l'énergie nécessaire à toutes

les réactions de synthèses dans la plante (Karemangingo, 2004). II entre également dans la

composition des acides nucléiques et de plusieurs enzymes impliquées dans les activités

photosynthétiques et respiratoires (Michaud, 2005). Finalement, le phosphore est un composant

structurel des lipides de la membrane (phospholipides). Par sa faible disponibilité dans les sols, cet

élément est souvent considéré comme étant le facteur le plus limitant à la croissance des végétaux

(Hopkins et Evrard, 2003).

À l'opposé de l'azote et du phosphore, le potassium n'est pas un constituant des composés de

synthèses des végétaux (Michaud, 2005). II n'en tient pas moins une fonction essentielle. Le

potassium exerce un rôle dans le processus d'osmo-régulation, c'est-à-dire du contrôle du statut

hydrique dans la plante (Hopkins et Evrard, 2003). II participe aux échanges ioniques membranaires

(pompe à protons), au maintien de l'équilibre du pH et est responsable de l'activation de plusieurs

enzymes, particulièrement celles reliées à l'activité respiratoire.

2.5.2 Recommandation en phosphore et potassium

Les figures 8 et 9 présentent les doses de phosphore et de potassium proposées pour le chou et

le brocoli dans les 16 modèles de recommandation décrits par Sbih et Khiari (2005). Afin de faciliter

les comparaisons, tous les extraits de sols ont été transformés en M-lll, les modèles ont été ramenés à

6 classes de fertilité et les unités ont été converties en kg/ha (Tremblay et al., 2006). Les deux cultures

ont sensiblement les mêmes recommandations en phosphore. Les doses débutent à 0 kg P205/ha pour

les classes de fertilité les plus élevées et montent jusqu'à un maximum d'environ 330 kg P205/ha pour

les classes les plus faibles. Pour les recommandations en potassium, les doses évoluent de 0 à 305 kg

K20/ha pour le chou et de 0 à 270 kg K20 /ha pour le brocoli.

B 200

100 200 300 400 500 600 700 Mehlich HI P

JS X £ \ i ! I /K I ^ I A I

0 100 200 300 400 500 600 700 Mehlich III P

Figure 8 : Synthèse des recommandations en phosphore pour la culture du chou et du brocoli (source : Tremblay et al , 2006).

Figure 9: .Synthèse des recommandations en potassium pour la culture du chou et du brocoli (source Tremblay et al , 2006).

Le tableau 3 présente la dose moyenne de phosphore et de potassium appliquée par les

entreprises agricoles dans les cultures du brocoli, chou, et chou-fleur comparativement aux doses

proposées dans la grille de référence en fertilisation du CRAAQ (Beaudet et Tremblay, 2006). La

fréquence de dépassement de ces doses y est également mentionnée. On constate qu'une bonne

proportion de producteurs apporte davantage de fertilisants que ce qui est présentement recommandé

dans le Guide du CRAAQ.

Tableau 3: Dose moyenne de phosphore et potassium utilisée par les producteurs et fréquence de dépassement par rapport aux doses proposées dans les grilles de référence en fertilisation du CRAAQ pour le brocoli, chou et chou-fleur (source : Beaudet et Tremblay, 2006).

Culture

p2o5 K 2 0

Culture Producteur

(kg/ha)

CRAAQ

(kg/ha)

Fréquence

dépassement

Producteur

(kg/ha)

CRAAQ

(kg/ha)

Fréquence

dépassement

Brocoli 156 159 56% 126 120 58"»

Chou 157 133 5 0 % 118 114 3 3 %

Chou-fleur 192 178 3 5 % 199 152 6 5 %

Les références au phosphore dans la littérature sont beaucoup moins nombreuses que celles à

l'azote. Dans le brocoli et le chou-fleur, Cutcliffe et collaborateurs (1968) ont déterminé que les

rendements maximaux à l'île-du-Prince-Edouard étaient atteints avec une dose entre 50 et 100 kg

P205/ha. Dans une autre expérience réalisée quelques années plus tard, Cutcliffe et Munro (1976) ont

évalué que dans la plupart des sites de choux-fleurs, les rendements optimaux étaient atteints avec des

doses de 0 à 49 kg P205/ha. Chez le chou et le chou-fleur en Croatie, les quantités de phosphore

prélevées par la pomme et la tête sont respectivement de 1,05 et 2,95 kg P205 par tonne de pomme ou

tête (Loncaric et al., 2003). Les quantités restant dans les résidus sont quant à elles évaluées à 38 kg

P2Os/ha dans le cas du chou et de 47 kg P205/ha pour le chou-fleur.

Le concept d'indices de saturation en phosphore (P/A1M-HI) a été introduit récemment dans les

grilles de référence du maïs grain, du maïs ensilage et de la pomme de terre (CRAAQ, 2003). L'indice

P/AlM.m se définit comme étant la proportion du phosphore (extrait au Mehlich-III) retenue par les

hydroxydes d'aluminium dans le sol évalués par A1M.IH. Dans la canneberge et les sols organiques, en

plus de l'aluminium, le phosphore est également retenu par les hydroxydes de fer (Parent et Marchand,

2006; Guérin et al., 2007). Ces indices se sont montrés les plus appropriés pour évaluer la capacité du

sol à retenir le phosphore. L'indice de saturation en phosphore, concept basé initialement sur le degré

de saturation en phosphore développé en Hollande (Breuwsma et Silva, 1992), a été validé comme

indice de solubilité et de désorption du phosphore dans les sols agricoles du Québec, soit pour les sols

25

à pH acides et proches de la neutralité (Giroux et Tran, 1996 ; Khiari et al., 2000 ; Pellerin et al.,

2006a ; Pellerin et al., 2006b). Le pH présentement recommandé pour la culture des crucifères, plus

précisément pour le chou et le chou-fleur, est de 7,2, soit légèrement supérieur à la neutralité

(CRAAQ, 2003). Pour le brocoli, il se situe entre 6,0 et 7,0.

Les applications de potassium auraient beaucoup moins d'influence sur le rendement que

l'azote et le phosphore (Cutcliffe et al., 1968; Cutcliffe et Munro, 1976). Dans six des neuf

expériences réalisées dans la culture de choux-fleurs, l'application de potassium n'a pas augmenté de

manière significative les rendements. En Floride, les différentes doses de potassium testées dans la

culture du chou-fleur vert n'ont pas eu d'effet significatif sur les rendements et la taille des têtes

(Csizinszky, 1996). À l'île-du-Prince-Édouard, dans la culture du chou, l'apport de 224 kg K20/ha a

significativement fait augmenter les rendements comparativement à une dose de 56 kg K20/ha

(Cutcliffe, 1984). En Croatie, dans le chou-fleur, la quantité de potassium prélevée par la tête est de

12,95 kg K20/tonne de tête et les résidus de culture en contiendraient jusqu'à 180 kg K20/ha

(Loncaric et al., 2003). Il en va de même avec le chou avec respectivement 3,95 kg K20/tonne et 183

kg K20/ha.

Pour conclure, les modèles de recommandations et les doses proposées chez les crucifères

varient d'un guide et d'une région à l'autre. Au Québec, il y a nécessité de réévaluer les

recommandations en azote, en phosphore et en potassium en fonction des régies de production

actuelle, des préoccupations agroenvironnementales et des besoins réels en azote, phosphore et

potassium pour les crucifères cultivées en sols minéraux. Ces nouvelles recommandations devront

également permettre aux exploitations agricoles d'obtenir des rendements satisfaisants et des produits

de qualité.

26

3. Hypothèses de la recherche

<B L'utilisation des paramètres édaphique améliore la recommandation en azote.

* L'utilisation du rapport (P/Al)M_m est supérieur à l'analyse PM.m pour définir les classes de

fertilité et les recommandations en phosphore.

'fk L'analyse KM-IM permet l'élaboration de classes de fertilité robustes chez les crucifères.

& Les rendements chez les crucifères en sols minéraux varient selon les doses appliquées.

■ Les prélèvements des éléments nutritifs varient selon les doses appliquées.

4. Objectifs de la recherche

& Déterminer un indice de fertilité azoté fiable.

* Évaluer le (P/AI)M.M| et valider le KM-M pou r ' e s recommandations en phosphore et potassium

chez les crucifères.

* Analyser les effets de l'azote, du phosphore et du potassium sur le rendement des crucifères en

sols minéraux au Québec, dans le but d'établir de nouvelles recommandations.

Ife Évaluer les prélèvements en éléments nutritifs chez les crucifères.

27

5. Matériel et méthodes

5.1 Localisation et nombre de sites

Les essais de fertilisation, effectués de 2003 à 2008, ont été réalisés dans cinq régions de la

province de Québec, soit la Montérégie, la Mauricie, les Laurentides, Lanaudière et Québec (île

d'Orléans). Au total, toutes cultures confondues, 72 essais en azote, 60 en phosphore et 38 en

potassium ont été implantés chez des producteurs maraîchers (tableau 4). Tous les essais ont été

réalisés chez des producteurs cultivant en sols minéraux.

Tableau 4: Nombre d'essais par culture, par élément et par année Brocoli Chou Chou-fleur

1995 - N(l) -1996 - N(2) -1997 - N(l) -2003 N(3) -P( l ) N(2)-P(4) N(3)-P( l ) 2004 N ( 8 ) - P ( 7 ) - K ( l ) N(7)-P(2) N(6)-P(3) 2005 N ( l l ) - P ( 8 ) - K ( 7 ) N(13)-P(6)-K(4) N(9) - P(6) - K(4) 2006 N(6) - P(6) - K(6) N(4) - P(4) - K(4) N(6) - P(6) - K(6) 2007 P(3) P(3) -2008 K(5) K(l) -Total N(28)-P(25)-K(19) N(30)-P(19)-K(9) N(24)-P(16)-K(10)

5.2 Emplacement au champ

Dans la mesure du possible, les sites ont été établis à des endroits représentatifs de bonnes

conditions de culture. Ainsi, les bordures de champs, les zones mal drainées et les chemins de passage

de la machinerie ont été évités lors du choix d'emplacement des sites. Dans le cas où les producteurs

irriguaient leur champ, les tuyaux d'irrigation et remorques ne devaient pas passer à travers les sites de

fertilisation. Une distance minimale de 5 mètres (zone tampon) a été respectée entre la bordure du

champ et le début des sites de fertilisation.

5.3 Dispositif expérimental

Le dispositif expérimental retenu a été un dispositif en tiroirs (split-plot) avec trois répétitions

(Figure 10). À l'intérieur d'un bloc, on retrouvait une parcelle principale d'azote, de phosphore et de

potassium. Une parcelle principale comprenait quatre sous-parcelles de chacun des éléments. Une

sous-parcelle avait une dimension de huit mètres de long par quatre rangs simples de large ou deux

rangs doubles. Une bande de 4 mètre sans fertilisant (T0), au milieu du dispositif, permettait de

s'assurer que le producteur ne fertilisait pas le site d'essais. Les traitements phytosanitaires étaient

28

appliqués de façon conventionnelle par les producteurs aux moments opportuns. Voici un exemple du

dispositif retenu.

333 T9

334 T10

335 T12

336 TU

329 T8

330 T5

331 T7

332 T6

325 T2

326 T3

327 T4

328 Tl

TO TO T0 T0 221 T6

222 T7

223 T9

224 T8

217 T4

218 T2

219 Tl

220 T3

213 TU

214 T9

215 T10

216 T12

109 T5

110 T8

111 T6

112 T7

105 T10

106 T12

107 TU

108 T9

101 Tl

102 T3

103 T2

104 T4

N

N

K

Traitement Dose (kg/ha) N P2O5 K20

TO 0 0 0 Essai N

Tl 80 70 120 T2 130 70 120 T3 160 70 120 T4 190 70 120

Essai P T5 145 0 120 T6 145 35 120 T7 145 70 120 T8 145 140 120

Essai K T9 145 70 0 T10 145 70 60 TU 145 70 120 T12 145 70 240

N

Figure 10 : .Exemple du dispositif retenu et de doses testées pour un site d'essai en azote, phosphore et potassium.

29

5.4 Traitements de fertilisation

Les traitements retenus pour les essais de fertilisation de 1995 à 2008 ont varié d'une année à

l'autre, autant aux niveaux des doses, des types d'engrais que du nombre de fractionnements. Dans

tous les cas, les traitements à l'intérieur d'un site ont été à doses croissantes. Le nitrate d'ammonium

calcique (27,5-0-0) a été retenu pour tous les essais azotés. L'hyper P, le phosphate mono-ammoniacal

(11-52-0), le phosphate di-ammoniacal (18-46-0) et des engrais organo-minéraux ont été utilisés dans

les essais de phosphore. Finalement, le chlorure de potassium (0-0-60) et le Sul-po-mag (0-0-22-11)

ont été utilisés dans les essais de potassium. Afin d'alléger le texte, les essais réalisés en 2003, 2004 et

pour une partie 2005 seront nommés "CORPAQ". Les autres essais seront nommés "PSIH".

D'autres résultats d'essais de fertilisation ont été ajoutés à la base de données pour

l'élaboration du nouveau modèle de réponse. Ceux-ci proviennent de diverses sources à travers le

Québec et ne visaient pas nécessairement à la détermination de doses optimales à un endroit donné.

Ces essais avaient parfois pour but la comparaison de nouvelles formulations de fertilisants ou

l'évaluation de différentes doses d'engrais'sur l'incidence de certaines maladies et autres ravageurs.

Étant donné la grande variabilité des doses et/ou types d'engrais mis à l'essai dans le cadre de ces

études, le chapitre 5.4 traitant des traitements de fertilisation ne détaillera que des essais PSIH et

CORPAQ.

5.4.1 Essais azotés

Pour la culture du brocoli et du chou-fleur, les doses retenues lors du projet CORPAQ

variaient de 0 kg N/ha à 240 N/ha, avec des intervalles de 50, 70 ou 80 kg N/ha. Pour les essais PSIH,

les doses progressaient comme suit: 80-130-160-190 kg N/ha (tableau 5), mais en absence d'un

témoin azoté (dose 0 kg N/ha). Des essais avec fractionnement de l'azote ont été inclus dans tous les

essais CORPAQ.

Tableau 5 : Traitements et fractionnements azotés pour le brocoli et le chou-fleur (Projet PSIH).

Période d'application Dose (kg/ha)

Période d'application Tl T2 T3 T4

Volée avant la transplantation 80 80 SO 80

2 semaines après la transplantation 0 50 50 50

4-5 semaines après la transplantation 0 0 30 60

Total 80 130 160 190

30

Pour la culture du chou, les doses retenues pour le projet CORPAQ allaient de 0 à 240 kg

N/ha, avec des intervalles de 50 ou 80 kg N/ha. Par contre, pour les essais PSIH, les doses dépendaient

de la destination du chou sur le marché. Pour le chou destiné au marché frais, les doses progressaient

comme suit: 80-130-180-230 kg N/ha (tableau 6). Pour le chou destiné au marché de la

transformation, les doses étaient de 130-180-230-280 kg N/ha (tableau 7). Des essais avec

fractionnement de l'azote ont été inclus dans les traitements en 2004 et une partie des sites de 2005.

Aucun fractionnement n'a été réalisé en 2003.

Tableau 6 : Traitements et fractionnements azotés pour le chou d'hiver pour le marché frais en 2005 et 2006.

Période d'application Dose (kg N/ha)

Période d'application Tl T2 T3 T4

Volée avant la transplantation 80 80 80 80

2 semaines après la transplantation 0 25 50 75

4-5 semaines après la transplantation 0 25 50 75

Total 80 130 180 230

Tableau 7 : Traitements et fractionnements azotés pour le chou d'hiver pour le marché de transformation en 2005 et 2006.

Période d'application Dose (kg N/ha)

Période d'application Tl T2 T3 T4

Volée avant la transplantation 80 80 80 80

2 semaines après la transplantation 0 50 75 100

4-5 semaines après la transplantation 0 50 75 100

Total 80 180 230 280

Pour le projet CORPAQ, les doses de phosphore et de potassium appliquées lors des essais

azotés ont varié respectivement de 150 à 220 kg P2Os/ha et maintenues à 160 kg K20/ha, et ce, pour

toutes les cultures. Pour ce qui est du projet PSIH, les doses de phosphore et de potassium appliquées

dans les essais azotés ont été déterminées à partir de leur teneur dans le sol. Pour une teneur du sol en

PM.in inférieure à 200 kg P/ha, la dose était de 160 kg P205/ha, comparativement à une dose de 70 kg

P20./ha pour une teneur du sol supérieure à 200 kg PM.ni /ha. Pour le potassium, les sites ayant une

concentration inférieure à 400 kg PM-ni /ha, la dose indiquée était de 120 kg K20/ha, comparativement

à 60 kg K20/ha pour des concentrations supérieures.

31

5.4.2 Essais phosphatés

Les doses que l'on retrouve dans les essais phosphatés sont beaucoup plus homogènes que

celles indiquées dans les essais azotés. Hormis 2003, les doses sont similaires pour les trois cultures à

l'essai. En 2003, les doses prescrites étaient de 0-75-150-225-300 kg P205/ha pour la culture du

brocoli, de 0-30-60-90 kg P205/ha pour la culture du chou et de 0-50-100-150-200 kg P205/ha pour la

culture du chou-fleur. En 2004 et pour une partie de 2005, les doses évoluaient ainsi pour les trois

cultures: 0-25-50-100-150 kg P205/ha. Pour les essais PSIH, les doses étaient prescrites en fonction de

la teneur initiale du sol en kg Py.m/ha (tableau 8).

Tableau 8 : Traitements phosphatés pour les cultures du brocoli, chou-fleur et chou d'hiver pour le marché frais et de transformation.

Élément Teneur du sol

(kg/ha)

Dose (kg P2Os/ha) Élément

Teneur du sol

(kg/ha) Tl T2 T3 T4

Phosphore < 200 kg PM.,„/ha 0 80 160 240

Phosphore > 200 kg Pw-m/ha 0 35 70 140

Pour toutes les cultures, les doses recommandées en azote lors des essais phosphatés ont été de

135 kg N/ha (85 + 50) en 2003 et de 200 kg N/ha (80 + 60 + 60) en 2004 et 2005 en partie. Pour les

essais PSIH, les doses azotées retenues sont les doses intermédiaires totales entre les doses T2 et T3

des tableaux 5, 6 et 7 présentés ci-haut, dépendamment de la culture à l'essai.

Les doses recommandées en potassium pour les essais phosphatés ont été de 160 kg K20/ha

pour toutes les cultures du projet CORPAQ, sauf pour un site de brocoli en 2004 où la dose retenue a

été de 136 kg K20/ha. La dose potassique retenue pour le projet PSIH est la dose du traitement 3 (T3)

du tableau 9.

5.4.3 Essais potassiques

Les essais potassiques ont débuté en 2005 et se sont poursuivis jusqu'en 2008. Les différents

traitements sont présentés au tableau 9. A l'instar du phosphore, les doses en potassium étaient

prescrites en fonction de la teneur initiale du sol en cet élément, soit en kg KM-III /ha. Les doses azotées

retenues pour les essais en potassium sont les doses intermédiaires totales entre T2 et T3 des tableaux

5, 6 et 7. selon la culture à l'essai. Dans le cas du phosphore, la dose retenue pour chaque site est le

traitement 3 (T3) du tableau 7. À noter qu'il y a eu des essais potassiques en 2009, mais il a été

impossible d'incorporer les résultats à ce mémoire en raison de l'arrivée tardive des données.

32

Tableau 9 : Traitement potassique pour les cultures du brocoli, chou-fleur et chou d'hiver pour le marché frais et de transformation.

Élément Teneur du sol

(kg/ha)

Dose (kg/ha) Élément

Teneur du sol

(kg/ha) Tl T2 T3 T4

Potassium < 400 kg Kw-in/ha 0 60 120 240

Potassium > 400 kg KM.,„/ha 0 30 60 120

5.5 Données recueillies

5.5.1 Échantillonnage de sol

Des échantillons de sol ont été prélevés par bloc lors de l'implantation des essais au printemps

et par parcelle à la récolte (tableau 10 et 11). Les échantillons, prélevés à une profondeur de 0-20 cm,

ont servi à l'extraction des éléments du sol par la solution Mehlich III (Mehlich, 1984) et ont été dosés

par spectroscopie d'émission au plasma (SEP), à l'analyse de la matière organique (CNS-LECO

2000), à la détermination du pH (eau), ainsi qu'à l'analyse granulométrique (Sheldrick et Wang,

1993). Dans les essais azotés, les nitrates du sol aux profondeurs 0-30 cm et 30-60 cm ont aussi été

extraits au CaCI? (0,01 M) et dosés au Dionex 4000i (Dionex Corporation, Sunnyvale, Ca).

Tableau 10: Moyenne (M) et écart-type (S) des essais de différentes variables du sol pour les cultures du brocoli, chou et chou-fleur.

Brocoli ( Zhou Chou-fleur Variable M S M S M S

Sable (%) 38,9 19,2 49,6 19,9 44,8 18,1 Argile (%) 27,7 15,2 21,8 11,3 22,1 12,1 pH eau 7,0 0,6 7,0 0,7 7,0 0,6 P (mg/kg) 71,9 72,1 143,5 110,1 92,9 71,5 Al (mg/kg) 908,3 255,0 920,7 287,9 947,7 250,3 P/AI (%) 8,4 8,6 19,6 19,4 10,9 8,8 K (mg/kg) 125,8 47,2 160,9 81,4 145,0 79,0 Ca (mg/kg) 2910,0 1317,0 2308,3 1104,3 2751,9 1142,0 Mg (mg/kg) 271,2 158,0 252,9 152,5 263,7 182,3 Fe (mg/kg) 205,2 53,5 248,9 94,4 243,2 89,1 Mn (mg/kg) 59,5 48,9 64,2 52,3 50,7 42,0 Cu (mg/kg) 2,6 1,2 3,2 2,1 2,6 1,4 Zn (mg/kg) 2,3 1,0 4,0 2,6 2,8 1,2

33

Tableau 11: Moyenne (M) et écart-type (S) des essais des analyses de C-N-S et des nitrates pour les cultures du brocoli, chou et chou-fleur.

Carbone (%) Soufre (%) Azote (%) N-N03 (mg/kg) Culture M S M S M S M S

Brocoli 1,86 0,55 0,05 0,03 0,16 0,06 78,18 24,23 Chou 1,82 0,57 0,05 0,03 0,19 0,11 66,54 35,65 Chou-fleur 2,26 0,84 0,05 0,03 0,18 0,08 80,46 45,43

5.5.2 Récolte

Une évaluation manuelle du rendement a été effectuée sur six mètres de longueur dans les

deux rangs du centre. Pour déterminer les rendements vendables, les plants ont été comptés et pesés

par catégorie selon les critères du marché. À titre comparatif, trois endroits à proximité des sites ont

été échantillonnés dans le champ du producteur.

5.5.3 Échantillonnage de biomasse de récolte

Afin d'évaluer les prélèvements par la partie exportée hors du champ, un échantillonnage a

également été effectué à la récolte. Cinq têtes représentatives de brocolis, choux-fleurs et pommes de

choux ont été conservées par sous-parcelle lors de la récolte. Les échantillons ont été regroupés par

traitement et coupés en petits morceaux. Environ 500 grammes ont été conservés par traitement. Les

échantillons ont été pesés humides, séchés à l'étuve à 45°C et repesés à nouveau. Le calcul de la

matière sèche est présenté à l'équation 1 suivante :

Matière sèche (%) = (Poids sec ■*■ Poids humide) * 100 (1)

Les échantillons ont été broyés à 2 mm à l'aide d'un moulin Wiley. Le carbone, l'azote et le

soufre total ont été déterminés par CNS (LECO-2000). Le phosphore, potassium, calcium et

magnésium ont été digérés dans un mélange d'acides nitrique et perchlorique (Barnhisel et Bertsch,

1982) et dosés par SEP. Les prélèvements ont été calculés comme suit (équation 2):

Prélèvement = élément (%) X ( t hum \

e c ) x i o o o o o o ^ x i o o o ^ x kg mg poids hum/ kg

(2)

34

5.6 Étapes de réalisation du modèle de réponse

Les étapes de réalisation du modèle de réponse sont basées en partie sur le modèle ayant servi

à l'élaboration de la nouvelle grille de fertilisation en phosphore pour la culture de la pomme de terre,

telle que revue par Samson et collaborateurs (2008).

5.6.1 Détermination ou validation de l'indice de fertilité

La première étape vise à la détermination ou à la validation d'un indice de fertilité pour

chacun des éléments azote, phosphore et potassium. Il n'existe présentement aucun indice de fertilité

azoté dans le Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003). Dans le cas du phosphore et du

potassium, les indices actuellement utilisés dans la grille des crucifères sont le PM-ni (kg/ha) et le KM.m

(kg/ha). La nouvelle grille de phosphore devrait être élaborée selon le rapport P/AlM.m, celui-ci s'étant

montré le plus apte à évaluer la capacité du sol à retenir le phosphore et à évaluer les risques

agronomiques (Giroux et Tran, 1996; Khiari et al., 2000; Pellerin et al., 2006a; Pellerin et al.,

2006b). Il faudra valider cet indice pour les crucifères. Pour le potassium, cette étape visera à valider

l'indice KM.w (kg/ha).

5.6.2 Classes de fertilité et probabilité de réponse

La seconde étape vise à délimiter des intervalles qui discrimineront chacune des classes de

fertilité. La détermination de seuils agronomiques et environnementaux est nécessaire à la constitution

des classes pour la grille en phosphore. Les seuils agronomiques, établis par graphique selon la

méthode de partition de Cate-Nelson (Cate et Nelson, 1965), permettent l'expression d'une valeur

critique (basée sur l'indice de fertilité retenue pour chacun des éléments azote, phosphore et

potassium) au-delà de laquelle les rendements relatifs (équation 3) se stabilisent au environ de 80 %.

Le rendement relatif indique la capacité du site à répondre à l'ajout d'engrais. Ainsi, un site ayant

répondu significativement à un ajout d'engrais présentera un rendement relatif inférieur à 100 %. Au

contraire, s'il est supérieur à 100 %, cela indiquera que l'ajout d'engrais tend à diminuer le rendement.

Rendement relatif (%) = 100 X d é m e n t du umoin _ Rendement maximal avec engrais

:y

Le seuil environnemental est un seuil critique, au-delà duquel un sol enrichi en phosphore fait

augmenter les risques de dissipation de ce dernier vers les cours d'eau (Breeuwsma et Silva, 1992). Ce

seuil correspond à un taux de saturation de 7,6 % (P/AIM.ni) pour des sols lourds et de 13,1 % (P/AIM.

m) pour des sols légers du Québec (Pellerin et al., 2006a).

L'étape suivante consiste à calculer la probabilité (aussi appelée test de puissance) que le

rendement optimal du site soit atteint par l'ajout d'engrais. En d'autres termes, il indique s'il est

nécessaire ou non de fertiliser un site pour chacune des classes retenues. Un test de puissance

(équivalent à I - l'erreur de type II) inférieur à 80 % indique qu'il n'est pas nécessaire de fertiliser un

site afin d'atteindre un rendement optimal (Hair et al., 1995). Le test de puissance a été calculé selon la

méthode présentée par Samson et collaborateurs (2008) dans le document «Fertilisation en phosphore

de la pomme de terre : recommandation».

5.6.3 Réponse à l'application de N-P-K : optimisation de la dose d'engrais

La troisième étape consiste à déterminer la dose optimale d'azote, de phosphore et de

potassium à chacun des sites. On y parvient en créant des courbes de régression mettant en relation les

doses appliquées en fonction des rendements vendables obtenus. La courbe de réponse peut se

présenter sous quatre formes :

S Aucune réponse : les points sont dispersés sur le graphique et aucune tendance n'est visible.

La dose retenue est de 0 kg/ha.

S Réponse linéaire : les points sont alignés et la pente est positive. La dose maximale évaluée

est retenue comme dose optimale.

S Réponse linéaire plateau : les rendements augmentent linéairement jusqu'à une certaine dose

et se stabilisent par la suite. La dose retenue se situe à l'intersection des deux droites.

c V E c OJ c_

Courbe de réponse

Dose(Kg/ha)

S Réponse quadratique : les rendements augmentent, atteignent un sommet et décroissent à des

doses élevées. La dose retenue dépend du rapport entre le coût unitaire des engrais ($ des

engrais/kg) et le prix d'une tonne de pommes ou de têtes ($/t). Pour chaque culture, une dose

optimale économique sera déterminée pour l'azote, le phosphore et le potassium

individuellement.

5.6.3.1 Optimisation de la dose d 'engrais : réponse quadra t ique

Dans le cas d'une réponse quadratique à l'étape de l'optimisation de la dose d'engrais, la dose

retenue dépend du rapport entre le coût unitaire des engrais ($ de N, P et K /kg) et le prix d'une tonne

de pommes ou de têtes ($/t). Selon le cas, pour chaque culture à l'étude, une dose optimale

économique a été déterminée pour l'azote, le phosphore et le potassium. Afin d'obtenir des ratios les

plus réalistes possibles, des appels ont été faits à des agronomes, à des producteurs, à la Financière

Agricole du Québec et au Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec.

Des références du Centre de Référence en Agriculture et Agroalimentaire du Québec ont également

été consultées. Les ratios utilisés sont présentés au tableau 12. Une description plus poussée de la

démarche est exposée à l'annexe I. Le brocoli est la culture présentant le ratio le plus faible, indiquant

qu'il est avantageux économiquement de faire un apport d'engrais pour augmenter les rendements.

Tableau 12 : Rapport entre le coût unitaire de l'engrais ($ N, P, K /kg) et le prix d'une tonne de têtes ou pommes de brocolis, choux et choux-fleurs ($/t).

Élément Culture

Brocoli Chou Chou-fleur

N

P

K

0,00046

0,00058

0,00051

0,00199

0,00248

0,00217

0,00091

0,00113

0,001

5.6.4 Modèle de réponse

À chacune des classes de fertilité déterminées lors de la deuxième étape, une dose d'engrais

commune doit être proposée afin de rencontrer les exigences de tous les types de sols inclus dans

l'intervalle. Pour le phosphore, dans l'hypothèse que le rapport P/AI M.m est retenue, la dose de

phosphore (kg P2Os/ha) proposée pour chaque classe est obtenue en calculant une espérance

conditionnelle des doses retenues de tous les sites dont les valeurs de P/AI M.w entrent dans

l'intervalle. Pour le potassium, dans l'hypothèse où l'indice KM-m (kg/ha) est maintenue, c'est

l'espérance conditionnelle) des doses retenues vis-à-vis les valeurs de KN,.m qui est utilisée pour

déterminer les recommandations en potassium (kg /ha). Le même principe général sera appliqué pour

l'azote, à la différence que la ou les variables à la base de l'indice de fertilité azoté restent à être

déterminées. En absence d'une relation claire entre une variable et les rendements relatifs, une dose

azotée sera proposée sans lien direct avec un indice de fertilité du sol. comme c'est présentement le

cas dans la grille de recommandations des crucifères.

38

5.7 Statistiques

Les données ont été compilées dans le logiciel Microsoft Office Excel 2007 (©2009 Microsoft

Corporation) et traitées à l'aide du logiciel SAS version 9.1.3 (SAS Institute Inc., 2008). Les analyses

statistiques ont porté sur les rendements vendables, les fractionnements azotés et les prélèvements en

azote, phosphore, et potassium de la partie récoltée.

Les effets linéaires et quadratiques des apports d'engrais azotés, phosphatés et potassiques, par

l'utilisation de contrastes polynomiaux à posteriori, ont permis de déterminer le degré de signification

des doses testées au niveau a = 0,05. L'effet du nombre de fractionnements sur les rendements a été

vérifié par l'utilisation de contrastes simples (1 vs 2, 1 vs 3 et 2 vs 3).

39

6 Résultats

6.1 Prélèvements des éléments nutritifs

L'étude des résultats de la matière sèche révèle une grande disparité entre ceux-ci. En effet, la

teneur en matière sèche des échantillons varie du simple au quintuple. En illustrant graphiquement la

teneur en matière sèche et le poids humide des échantillons, on constate une relation inverse (figure

11). Plus faible est la quantité de l'échantillon prélevé à la récolte, plus élevée sera la quantité de la

matière sèche. Cette situation a pour conséquence de surestimer les quantités d'éléments nutritifs

prélevés par les crucifères. Afin d'éviter une trop grande surestimation des prélèvements, les

échantillons contenant moins de 100 grammes de matières humides ont été omis lors de l'analyse des

données.

__>

40

35

30

25 OJ

u 20

._ 15 fD

2 10

y = 0,0001x2-0,lx +30,582 R2 = 0,7882

100 200 300 400

Poids humide (g)

500 600 700

Figure H : Relation entre la matière sèche (%) et le poids humide (g).

L'analyse de la variance (ANOVA), réalisée à l'aide du logiciel SAS version 9.1.3 (SAS

Institute Inc., 2008), ne révèle aucune différence significative au niveau des prélèvements en azote,

phosphore et potassium en fonction des doses testées (tableau 13). Ainsi, la fertilisation n'induit pas

une augmentation des prélèvements de la partie récoltée (kg de N, P?0? ou K20/t humide).

40

Tableau 13: Analyse de la variance des prélèvements de la partie exportée en lien avec la fertilisation en azote, phosphore et potassium des cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur.

Élément Contraste Brocoli Chou Chou-fleur Valeur de f Valeur de f Valeur de f

Dose 0 vs fertilisé 0,99 ns 1,14 ns 1,03 ns

N N Linéaire 2,63 ns 0,15 ns 1,08 ns

N Quadratique 0,00 ns 1,49 ns 0,07 ns

Dose 0 vs fertilisé 1,38 ns 0,75 ns 0,11 ns

P P Linéaire 2,25 ns 3,61 t 1,09 ns

P Quadratique 0,16 ns 0,49 ns 0,06 ns

Dose 0 vs fertilisé 2,82 ns 0,22 ns 0,34 ns

K K Linéaire 0,96 ns 0,00 ns 0,06 ns

K Quadratique 2,44 ns 0,71 ns 0,12 ns Significatif à *** : 0.001, ** : 0.01, * : 0.05, t : 0.1, ns : non significatif

Afin de calculer les prélèvements en azote, phosphore, potassium, calcium et magnésium des

cultures de brocolis, choux et choux-fleurs, tous les résultats d'une culture donnée ont été convertis sur

une même base de siccité (100 % M.S.) et reconvertis sur une base humide, tel que mentionné dans le

Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003). Etant donné l'absence de différences

significatives entre les prélèvements en fonction de la fertilisation, les résultats exprimés dans le

tableau 14 sont une moyenne de tous les traitements évalués au champ.

Tableau 14: Humidité et prélèvements moyens en N, P-f)$, K20, Ca et Mg des cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur cultivés en sols minéraux au Québec.

Culture Humidité (%)

N kg/t Écart hum type

P205

kg/t Écart hum type

K20 kg/t Écart hum type

Ca kg/t Écart hum type

Mg kg/t Écart hum type

Brocoli 89 5,73 1,99 1,65 0,67 4,51 1,45 0,50 0,29 0,28 0,15 Chou 90 2,60 0,70 0,78 0,21 3,01 0,63 0,58 0,17 0,18 0,04 Chou-fleur 90 4,12 1,52 1,32 0,70 5,63 2,43 0,61 0,39 0,29 0,11

La teneur en humidité est sensiblement la même pour les trois cultures. Le brocoli est la

culture qui prélève le plus d'azote et de phosphore (kg N ou P/t humide). Dans le cas du potassium,

c'est le chou-fleur qui en prélève le plus. Les prélèvements en potassium (kg K/t humide) sont

supérieurs à ceux de l'azote pour les cultures de chou et de chou-fleur.

41

6.2 Azote

6.2.1 Réponse à l'azote

Dans le cadre des essais, les rendements vendables ont varié de 1,0 à 24,1 t/ha pour le brocoli,

de 6,8 à 108,1 t/ha pour le chou et de 2,7 à 58,5 t/ha pour le chou-fleur (tableau 15). Toutes doses

confondues, les rendements vendables moyens pour le brocoli, le chou et le chou-fleur ont été

respectivement de 12, 55 et 28 t/ha.

Le tableau 16 présente les types de réponses obtenues pour tous les essais (nombre et

proportion) par culture. Les doses optimales pour les différents sites variaient de 0 à 240 kg N/ha pour

le brocoli et le chou-fleur, et de 137 à 349 kg N/ha pour le chou. Ceci indique que le chou est un grand

consommateur d'azote. Un élément important qui en ressort est que 38 % des sites ont répondu de

manière linéaire. Cette situation est quelque peu contraignante, car il est impossible de connaître le

type de réponse potentielle à des doses supérieures. II est donc probable que la dose optimale sur de

tels sites soit supérieure à la dernière dose évaluée sur le terrain. À cause de la forte proportion de

réponses linéaires obtenues dans le cadre de ces essais, une solution sera proposée afin de pallier à

cette contrainte et ainsi permettre de majorer la dose optimale dans la nouvelle grille azotée. À

l'avenir, dans le cadre d'essais de fertilisation dans ces cultures, il serait donc nécessaire que la

dernière dose évaluée soit supérieure à 240 kg N/ha pour le brocoli et le chou-fleur, et atteigne 350 kg

N/ha pour le chou.

Tableau 15 : Rendement vendable moyen, minimum, maximum et écart-type des essais azotés réalisés de 2003 à 2006 au Québec dans les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur.

Statistique descriptive Culture Brocoli Chou Chou-fleur (t/ha) (t/ha) (t/ha)

Rendement moyen 12,0 54,6 28,0 Ecart-type 5,3 26,6 13,0

Rendement minimum 1,0 6,8 2,7 Rendement maximum 24,1 108,1 58,5

42

Tableau 16 : Nombre et type de réponses obtenues pour les essais azotés réalisés de 1995 à 2006 au Québec dans les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur.

Type de Brocoli Chou Chou-fleur réponse Sites Proportion Sites Proportion Sites Proportion

(#) (96) M (%) (#) (96)

Aucune réponse 4 14,3 0 0,0 3 12,5 Linéaire plateau 9 32,1 11 36,7 11 45,8

Linéaire 11 39,3 12 40,0 8 33,3 Quadratique 4 14,3 7 23,3 2 8,3

Total 28 100,0 30 100,0 24 100,0

kg N/ha kg N/ha kg N/ha Minimum 0 137 0 Maximum 240 349 240 Médiane 160 230 160 Moyenne 166 219 147 Écart-type 62 55 72

La figure 12 expose les doses optimales déterminées par site et classées par culture. La ligne

représente la recommandation actuelle en azote du Guide de référence en fertilisation (CRAAQ,

2003), soit 135 kg N/ha. 63 des 82 sites étudiés ont des besoins azotés supérieurs à 135 kg N/ha (73 %

des cas). Les doses optimales des sites de choux se situent toutes au dessus de la recommandation

actuelle. Cette figure démontre la nécessité de majorer la recommandation azotée chez les crucifères

cultivées en sols minéraux au Québec.

43

M -__ J__ ro E Q. O Ol u , O O

400

350

300

250

200

150

100

50

0

O

­o­D

D crn n n mn\9n fMÂr. L : J :

O Brocoli

OChou

Chou­fleur

0 ° ° ô □ D

D DD

u .A

. j ;

­o—^—B"

O <30O __1

A â& ,

­#•­

10 20 30 40 50 Site (#)

60 70 80

Figure 12 : Doses optimales par site et par culture, la ligne rouge représentant la recommandation actuelle du Guide de fertilisation du CRAAQ (2003).

6.2.2 Modèle de réponse

Toutes les tentatives d'associer la fertilisation azotée à un indicateur du sol n'ont pas permis

d'élaborer un modèle azoté robuste. Malgré tout, des tendances intéressantes sont observées.

6.2.2.1 Teneur du sol en argi le (%)

La figure 13 met en relation les rendements relatifs et le contenu en argile (%) des sites par

culture. Il est possible de partitionner les sites en deux catégories, c'est-à-dire les sites ayant un

pourcentage d'agile inférieur à 30 % et ceux ayant un pourcentage d'argile supérieur à 30 %. Les sites

situés dans la première catégorie ont un rendement relatif supérieur à 50 % contrairement à un

rendement relatif inférieur 50 % pour les sites de la deuxième catégorie. Ainsi, les sols ayant un

contenu en argile supérieur à 30 % nécessitent une fertilisation azotée plus élevée que les sols ayant un

plus faible contenu en argile.

44

1 .___

120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

A 120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

A 120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

B b

120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

.: a Brocoli

120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

° a □ A D Chou

120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

A D Chou

120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

m A * A ft A Chou­fleur

120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

120

100

^ " \*z 80 * J m m ~ 60 c m a» 4 0 C ai

86 20

O

I ) 10 20 30 Argile (%)

40 50 60

Figure 13 : Relation entre les rendements relatifs et le contenu en argile (%) des sites par culture.

Un faible rendement relatif indique que les plantes réagissent fortement à un ajout d'engrais

azoté dans le sol. Dans le cas présent, la majorité des sites présentant un faible rendement relatif

montrent un contenu en argile supérieur à 30 %. Ainsi donc, les sols argileux répondent davantage à

une fertilisation azotée que les sols sableux. D'autre part, peu de relations sont observées entre le taux

d'argile et d'autres variables du sol telles que le N total, les nitrates, et le taux de matière organique

(R2 respectivement de 0,07, 0,008 et 0,19). La relation argile-matière organique démontre que les sols

lourds sont légèrement mieux pourvus en matière organique que les sols légers.

Voici à quoi ressembleraient les besoins en azote dans le cas où la teneur en argile du sol serait

la variable à la base de la grille de fertilisation azotée, en classant tous les sites par culture et en

partitionnant la teneur en argile en deux classes (plus petit et plus grand que 30 % d'argile), et en

choisissant finalement la dose optimale équivalent à une espérance conditionnelle de 50 % (ou

médiane) (tableau 17). Dans toutes les cultures, les besoins en azote seraient supérieurs de près de 30

kg N/ha dans les sols présentant une teneur en argile de 30 % et plus. Les besoins se situeraient entre

130 et 160 kg N/ha pour le chou-fleur, entre 160 et 190 kg N/ha pour le brocoli et entre 183 et 210 kg

N/ha pour le chou.

45

Tableau 17 : Besoins en azote par culture selon deux classes de teneur en argile (%) dans le sol, basée sur une espérance conditionnelle de 50 %.

Teneur en argile Culture Brocoli Chou Chou­fleur

(kg N/ha) (kg N/ha) (kg N/ha)

<30 96 >30 96

160 190

183 210

130 160

6.2.2.2 Teneur du sol en N to ta l (%)

La figure 14 met en relation les rendements relatifs et la teneur du sol en N total (%) des sites

par culture. À une concentration en N total inférieure à 0,20 % dans le sol, 15 sites ont des rendements

relatifs sous la barre de 40 % contrairement à 4 sites pour une concentration en N total supérieure à

0,20 %. Par contre, pour les sites montrant un rendement relatif supérieur à 40 %, les sites se

répartissent uniformément dans les deux catégories. L'avantage d'utiliser le N total (%) comme indice

de fertilisation azotée est qu'il varie très peu dans le temps comparativement aux nitrates (Shahandeh

et al., 2005).

140

120

100

* 80 -. *-' i i 60 J—

*-» c E 40 OJ

■ —

c Or a_ 20

0,00

D

­

A

D ••; D

O ■ : ­

Q.

Brocoli

D Chou

Chou­fleur

0,10 0,20 0,30

N total(%)

0 40 0,50 0,60

Figure 14: Relation entre les rendements relatifs et la concentration en N total (%) des sites par culture.

Voici à quoi ressembleraient les besoins en azote dans le cas où la concentration en N total

(%) du sol serait la variable à la base de l'indice de fertilisation azotée, en classant tous les sites par

culture et en créant deux classes (plus petit et plus grand que 0,20 % de N total), et en choisissant

finalement la dose optimale équivalent à une espérance conditionnelle de 50 % (ou médiane) (tableau

18). Les besoins se situeraient entre 137 et 194 kg N/ha pour le brocoli, entre 180 et 190 kg N/ha pour

le chou et entre 143 et 160 kg N/ha pour le chou-fleur. Pour cette dernière culture, les

recommandations ne suivent pas la logique, soit qu'un sol pauvre en azote (% de N total) devrait

nécessiter un apport accru en cet élément nutritif. On remarque plutôt l'inverse.

Tableau 18 : Besoins en azote par culture selon deux classes de teneur en N total (%) dans le sol, basée sur une espérance conditionnelle de 50 %.

Teneur en N to ta l

(%) Culture Brocoli Chou Chou-fleur

(kg N/ha) (kg N/ha) (kg N/ha)

<0,20 >0,20

194 137

190 180

143 160

Cette situation pourrait s'expliquer par la texture des sites. En effet, hormis deux sites, tous les

essais de choux-fleurs ont eu lieu dans des sols contenant plus de 30 % d'argile. En éliminant ces deux

sites, les besoins en azote seraient similaires pour les deux classes (environ 160 kg N/ha). Selon

certaines études, la quantité d'azote minéralisée serait réduite dans les sols argileux (Adu et Oades,

1978 ; Côté et al., 2000). En partant de ce principe, on peut donc supposer que même s'il y a une

différence au niveau de la teneur en azote (N total) dans le sol, la partie organique n'est peu ou pas

minéralisée et n'est par conséquent que très peu disponible aux plantes. De plus, l'accès de

l'ammonium aux plantes et aux micro-organismes peut être limité en se fixant entre les feuillets de

l'argile (Gustafson, 1983 ; Tremblay et al., 2001). Cela se reflète au niveau de la détermination des

doses optimales pour chaque site, et par le fait même sur la médiane des deux classes qui sont

identiques. Par contre, le fait qu'il y ait une grande variation des doses optimales à l'intérieur des deux

classes laisse présager qu'à texture égale, d'autres variables externes influencent la fertilisation.

47

6.2.3 Modèle suggéré

Bien que les modèles basés sur la teneur du sol en argile et en azote (N total) soient

intéressants, ils sont peu robustes et défendables étant donné le nombre limité de sites inclus dans le

modèle. D'autres essais devront y être ajoutés pour confirmer ou infirmer le potentiel de l'argile et du

N total pour instaurer un nouvel indice de fertilisation azotée. Selon Shahandeh et collaborateurs

(2005), la dose d'azote recommandée dans la culture du maïs ne devrait pas être basée sur une variable

unique du sol. Ils suggèrent que la teneur en argile et en N-NO:, pourraient être utilisées pour estimer

les besoins azotés, bien qu'il n'y ait eu aucune corrélation entre la nécessité de fertiliser et le contenu

des sols en nitrates dans le cadre de nos essais. La complexité du problème semble encore plus grande

car Lark (1998) a observé une interaction significative d'une saison de croissance à l'autre, démontrant

ainsi qu'il peut être délicat de suggérer une recommandation identique à tous les ans. Il a constaté que

des rendements plus élevés peuvent être constatés lors d'un été relativement pluvieux dans un sable

alors que les rendements seront limités dans un même type de sols dans des conditions plus sèches.

L'adoption d'un outil de diagnostic azoté lors du fractionnement pourrait s'avérer un moyen de pallier

aux facteurs externes imprévisibles comme une abondance de pluie au cours de la saison de

croissance.

Un second argument visant à repousser l'adoption de ces modèles azotés est la nécessité de

construire toutes les nouvelles grilles de référence en fertilisation à venir selon une forme plus ou

moins similaire, question de ne pas tomber dans un imbroglio de divers scénarios de modèles de

fertilisation. Dans un premier temps, il a été convenu de proposer une recommandation azotée non

reliée à une variable du sol. Cette recommandation se présentera sous forme d'une étendue ou

intervalle à l'intérieur de laquelle les conseillers et agronomes pourront proposer une dose relative aux

conditions locales et à la régie de culture propre à chacun des producteurs.

6.2.4 Méthodologie de la sélection des doses d'azote

Comme mentionné précédemment, la forte proportion de réponses linéaires obtenues dans le

cadre de ces essais pose problème. Etant donné qu'il est impossible de connaître le type de réponse

potentielle à des doses supérieures, il est fort probable qu'on sous-estime les besoins azotés des

crucifères. Une solution pour pallier à ce problème est d'élaborer des modèles sous différentes

hypothèses d'espérances conditionnelles pour chaque culture.

4X

On peut définir une espérance conditionnelle comme étant une probabilité de réponse à l'ajout

d'engrais. Une espérance conditionnelle à 50 % signifie que la dose retenue couvrira les besoins azotés

d'approximativement la moitié des sites. La grille de fertilisation en phosphore pour la pomme de terre

a d'ailleurs été construite sous cette espérance, considérant que cette valeur favorise des pratiques

culturales bénéfiques (Samson et al., 2008). Afin de majorer les doses d'azote pour pallier à la forte

proportion de réponses linéaires, des hypothèses d'espérances conditionnelles allant jusqu'à 80 % ont

été évaluées. À l'opposé, la plus faible espérance conditionnelle testée est 40 %, cette valeur sous-

estimant légèrement les besoins réels des plantes (les doses sont inférieures aux prélèvements). Cet

intervalle 40-80 % répond également à une autre problématique, inhérente à la particularité du marché

de distribution visé par les producteurs. Les besoins azotés des cultures vendues pour le marché de

petits calibres sont différents de celles destinées pour un plus gros calibre. La limitation du nombre de

sites ne permet malheureusement pas l'élaboration de deux modèles d'hypothèses d'espérances

conditionnelles selon le marché cible. Cette information peut tout de même consolider les

recommandations en azote pour ces cultures à posteriori.

Le tableau 19 présente les réponses obtenues à des espérances conditionnelles allant de 40 à

80 %. Ainsi, pour le brocoli, les doses se situent entre 160 et 240 kg N/ha, de 190 à 240 kg N/ha pour

le chou et de 130 à 216 kg N/ha pour le chou-fleur. Suite à une rencontre avec le Comité ad hoc

fertilisation productions maraîchères, chargé de proposer à la Commission chimie et fertilité des sols

du CRAAQ des modifications aux grilles de fertilisation, l'intervalle d'espérances conditionnelles

retenu est de 40 à 70 %, ces doses étant un excellent compromis entre les besoins réels des cultures et

la protection de l'environnement. Le choix final des doses pour ces cultures se situe donc dans cet

intervalle (tableau 20), tout dépendamment de la régie de culture des producteurs (cultivar, densité de

plants, date de semis, semis ou transplantation, précédent cultural, irrigation), des caractéristiques du

sol (texture, structure, matière organique, nitrate, N total), des conditions environnementales

(pluviométrie) mais également du type de marché cible (petit ou gros calibre).

Tableau 19 : Doses azotées correspondant à une espérance conditionnelle de 40, 50, 60, 70 et 80 %pour les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur.

Culture

40% 50%

Espérance condit ionnel le

60% 70% 80%

Dose (kg N/ha) Brocoli 160 160 183 193 240 Chou 190 230 235 240 240 Chou-fleur 130 160 160 184 216

49

Tableau 20 : Comparaison des doses d'azote du CRAAQ (2003) et celles proposées.

Culture Ancienne recommandat ion Dose proposée

Dose CRAAQ Nouvelles doses

kg N/ha kg N/ha

Brocoli

Chou

Chou-fleur

160-195

135 190-240

130-185

Les rendements vendables moyens obtenus dans le cadre des essais, avec les nouvelles doses

proposées, sont présentés au tableau 21. Lorsque l'on compare les rendements obtenus dans le cadre

des essais (nouvelles vs anciennes doses azotées), on remarque une augmentation des rendements

vendables de respectivement 17,0 %, de 14,5 % et de 6,6 % pour le brocoli, le chou et le chou-fleur.

L'augmentation est moindre pour le chou-fleur étant donné que la limite inférieure de l'intervalle des

doses proposées est plus faible que l'ancienne dose recommandée.

Tableau 21 : Comparaison entre les rendements vendables moyens obtenus par les producteurs au Québec et les rendements vendables obtenus dans le cadre des essais de fertilisation avec les anciennes et nouvelles doses dans les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur.

Culture Brocoli Chou Chou-fleur (t/ha) (t/ha) (t/ha)

Rendement moyen au Québec (1)

Rendement moyen (ancienne dose) Rendement moyen (nouvelles doses)

12,6 11,2 13,1

44,7 54,3 62,2

29,1 28,7 30,6

Source = I : Beaudet. P. et N. Tremblay. (2006). Bilan des elements nutritifs de quelques cultures maraîchères Ministère de

l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec ainsi que Agriculture et Agroalimentaire Canada.

6.2.5 Fractionnement des doses azotées

Des essais de fractionnement de l'azote ont eu lieu de 2003 à 2005. En 2003, deux essais (un

dans le brocoli et un dans le chou-fleur) testant trois fractionnements de l'azote ont été mis en place.

Dans les deux cas, aucune différence significative n'a été observée entre un, deux et trois

fractionnements. En 2004 et 2005, ce sont des essais à deux et trois fractionnements qui ont été mis en

place : 7 pour le brocoli, 5 pour le chou et 6 pour le chou-fleur. Hormis deux cas, aucune différence

significative n'a été observée dans le fractionnement de l'azote (annexe III). Dans un essai de brocoli

en 2004. une différence significative (a=0,05) a été observée, favorisant un double fractionnement. En

50

2005, par contre, dans un essai de chou visant le marché frais, une pratique à trois fractionnements de

l'azote s'est avérée la meilleure régie (a=0,05). L'analyse de la pluviométrie pour ces deux sites

indique qu'il est tombé approximativement la même quantité d'eau lors de la période de croissance,

soit environ 310 mm. Aucune information n'est disponible sur la régie d'irrigation des deux

producteurs concernés.

Dans le cadre des essais de fertilisation, toutes les doses testées, égales ou supérieures à 160

kg N/ha, ont été fractionnées trois fois. Étant donné que les doses proposées chez les crucifères se

rapprochent toutes de 160 kg N/ha, il serait prudent de conseiller aux intervenants du milieu de

scinder les apports azotés en trois doses afin de réduire les risques environnementaux. Ainsi, tout

comme dans l'édition actuelle du CRAAQ (2003), une dose de 80 kg N/ha serait recommandée à la

plantation, la différence étant apportée à part égale à deux et cinq semaines après le semis. Par

précaution, dans la culture de brocolis irrigués, il est recommandé de limiter la quantité d'azote à

apporter à la cinquième semaine afin de réduire les risques d'apparition de tiges creuses (Fortier et al.,

2007).

6.3 Phosphore

6.3.1 Réponse au phosphore

Pour les essais de phosphore, les rendements vendables ont varié de 6,6 à 23,9 t/ha pour le

brocoli, de 12,2 à 94,5 t/ha pour le chou et de 8,7 à 58,8 t/ha pour le chou-fleur (tableau 22). Toutes

doses confondues, les rendements moyens pour le brocoli, le chou et le chou-fleur ont été de 14,0 t/ha,

54,0 t/ha et 29,9 t/ha respectivement.

Tableau 22 : Rendements vendables moyens, minimum, maximum et écart-type des essais de phosphore réalisés de 2003 à 2007 au Québec dans la culture du brocoli, chou et chou-fleur.

Statistique descriptive Culture Brocoli Chou Chou-fleur (t/ha) (t/ha) (t/ha)

Rendement moyen 14,0 54,0 29,9 Ecart-type 4,5 23,9 10,6

Rendement minimum 6,6 12,2 8,7 Rendement maximum 23,9 94,5 58,8

51

Le tableau 23 présente les types de réponses obtenues pour tous les essais de phosphore

(nombre et proportion) par culture. Les doses optimales pour les différents sites variaient de 0 à 195 kg

P205/ha pour le brocoli, de 0 à 240 kg P20 ;/ha pour le chou-fleur, et de 0 à 160 k kg P2Os/ha pour le

chou. Un élément important qui en ressort est que 40,5 % des sites n'ont montré aucune réponse à

l'ajout d'engrais phosphatés. De plus, il y a une forte proportion de réponses quadratiques pour les

cultures de brocoli et de chou-fleur. Cela signifie qu'à fortes doses, l'ajout de phosphore ferait

diminuer le rendement. Finalement, contrairement aux essais azotés, un minimum de sites a répondu

de manière linéaire. Ces observations démontrent que le phosphore n'est pas l'élément nutritif limitant

chez les crucifères.

Tableau 23 : Nombre et type de réponses obtenues pour les essais de phosphore réalisés de 2003 à 2007 au Québec dans la culture du brocoli, chou et chou-fleur.

Type de Brocolis Choux Choux-fleurs réponse Sites Proportion Sites Proportion Sites Proportion

(tt) (%) (#) (%) W (%)

Aucune réponse 11 44,0 8 40,0 6 37,5 Linéaire plateau 5 20,0 8 40,0 4 25,0

Linéaire 1 4,0 1 5,0 2 12,5 Quadratique 8 32,0 3 15,0 4 25,0

Total 25 100,0 20 100,0 16 100,0

kg P2Os/ha kg P205/ha kg P205/ha Minimum 0 0 0 Maximum 195 160 240 Médiane 25 38 77 Moyenne 52 47 84 Écart-type 60 52 86

La figure 15 expose la relation pour chaque site entre le rendement maximal atteint et la dose

optimale de phosphore. On remarque que l'atteinte du rendement maximal est obtenue à une dose de 0

kg P205/ha dans la culture du chou et du brocoli, comparativement à 240 kg P2Os/ha pour le chou-

fleur. On observe dans ce graphique qu'une fertilisation intensive phosphatée ne conduit pas

nécessairement à l'atteinte de rendements maximaux.

52

120

100

« ; 80 ­4­*

H P | 60 D­<B

E

s 9 ai 40 E t i

□ _Q_ n

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O Brocoli

DChou

Chou­fleur

□ .O ÉL

O <> ù^ O o

0 Y

0 50 100 150 200 Dose optimale (kg P2Os/ha)

250

Figure 15 : Relation pour chaque site entre le rendement maximal atteint (t/ha) et la dose optimale (kg P2Oyha).

6.3.2 Modèle de réponse

Plusieurs modèles ont été évalués dans le cadre de ce mémoire. Des modèles basés sur des

indices de sols tels que PM.in (kg/ha), AlM.m (mg/kg), P/AlM-in (%), P/CaM.M| (%) et la teneur en argile

(%). L'idée d'évaluer le rapport P/CaM.ni (%) est intéressante, car dans un sol à pH neutre ou calcaire,

les formes de phosphore liées au calcium sont prédominantes (Tran et Giroux, 1987). Par contre, seul

le modèle basé sur l'indice P/AIM.m (%) sera exposé, car aucun autre ne présentait de véritable

potentiel d'utilisation après une analyse poussée des données.

6.3.2.1 Rapport P/AIMII I (%)

La figure 16 met en relation les rendements relatifs et le rapport P/AIM.|M (%) des sites par

culture. Malheureusement, aucune tendance entre les rendements relatifs et le rapport P/AIM.m (%) ne

ressort de cette figure. Par contre, on remarque que tous les rendements relatifs des sites de chou sont

supérieurs à 80 %, ce qui indique une faible nécessité de fertiliser en phosphore dans cette culture.

Cela pourrait s'expliquer par le fait que les rapports moyens de P/AIM-HI (%) pour les sites de chou est

de 19.6 %, comparativement à 8,4 % pour les brocolis et de 10,9 pour les choux-fleurs. Ainsi, l'apport

supplémentaire d'engrais phosphaté dans la culture du chou ne permet pas d'augmentation

53

substantielle du rendement étant donné la suffisance en phosphore des sols. De plus, l'étude des

prélèvements en phosphore (section 6.1) indique que le chou est un faible consommateur lorsque

comparé au brocoli et au chou-fleur.

120

110

100

E 90

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| 70 a i

1 60

50

40

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n ♦ D

i

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_ _ : ­ ­■

4> Brocoli

DChou

10 20 30 40

P/AIM­U, (%)

50 60

Figure 16 : Relation entre les rendements relatifs (%) et les rapports P/AlM.m (%) des sites par culture.

L'analyse de la figure mettant en relation les doses optimales (kg P205/ha) et les rapports

P/AIM-IN (%) s'avère beaucoup plus intéressante pour la construction du modèle pour l'élément

phosphore (figure 17). Bien que la réponse de quelques sites avec de faibles rapports P/AIM_m (%) soit

de 0 kg P205/ha, on remarque une tendance décroissante des doses optimales lorsque l'indice

augmente. En d'autres mots, une augmentation de l'indice de saturation en phosphore s'accompagne

d'une faible nécessité de fertiliser.

54

250

200 ­

"m JE

q, iso ­Q. 00 ___ rë 100 E S. o Si 50 ■ o o

0

(

250

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0 O Brocoli

DChou

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A Chou­fleur

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50 60

250

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q, iso ­Q. 00 ___ rë 100 E S. o Si 50 ■ o o

0

( ) 10 20 30 40

P/AIM,u (%)

f

50 60

Figure 17 : Relation entre les doses optimales (kg P2Oyha) et les rapports P/AlM_m (%) des sites par culture.

6.3.3 Seuils agronomiques et environnementaux

11 est ardu de déterminer des seuils agronomiques pour les trois cultures à l'essai. Comme

mentionné à la section 5.6, les seuils agronomiques permettent l'expression d'une valeur critique au-

delà de laquelle les rendements relatifs se stabilisent au environ de 80 %. Pour la culture du brocoli, le

seuil se situe autour d'un rapport P/AlM-m de 2 %. Au-delà de ce seuil, l'ajout de phosphore ne se

traduit pas par une augmentation de rendements significatifs. Aucun seuil agronomique ne peut être

déterminé pour la culture du chou, car peu importe le rapport P/AlM-iu (%) dans le sol, les rendements

relatifs sont toujours supérieurs à 80 %. En d'autres termes, peu importe le taux de saturation en

phosphore dans le sol, un apport supplémentaire d'engrais phosphaté dans cette culture ne permet pas

une augmentation substantielle des rendements. L'inverse est rencontré dans la culture du chou-fleur,

où même à un indice de saturation de 30 % (P/Alvi-m), les rendements relatifs restent sous la barre des

80 %. Ainsi, peu importe le rapport P/Alvi-m (%). il est souvent nécessaire de faire un apport en

phosphore afin de hausser les rendements. La connaissance de l'état de la structure de ces sols aurait

peut-être permis de tirer une autre conclusion, les sols dégradés nécessitant une fertilisation plus

intensive afin de permettre au système racinaire d'accéder plus aisément aux engrais.

55

Le nombre limité de sites de phosphore à l'essai est une contrainte à la partition des grilles de

référence par culture et/ou texture de sol. De même, cela affecte également le nombre de classes

pouvant être intégrées dans cette même grille. Ainsi, les recommandations en phosphore seront

communes aux trois cultures et ne varieront pas en fonction de la texture du sol.

Au Québec, des seuils environnementaux ont été établis en fonction de la texture du sol.

Comme mentionné à la section 5.6, un seuil environnemental est un seuil critique au-delà duquel un

sol enrichi en phosphore augmente les risques de dissipation de ce dernier vers les cours d'eau

(Breeuwsma et Silva, 1992). Dans un sol lourd, ce seuil correspond à un taux de saturation de 7,6 %

(P/AIM.IM) ; il est de 13,1 % (P/AIM.m) pour un sol léger (Pellerin et al., 2006a). La nouvelle grille ne

prenant pas en compte la texture du sol, le seuil environnemental est par conséquent établi à un rapport

P/AlM_in de 11,3 %. Ce seuil est basé sur la relation entre le Pw et le P/AlM-nide 275 échantillons de sol

et a été calculé pour faire abstraction à la texture du sol (Pellerin et al., 2006a).

6.3.4 Méthodologie de la sélection des classes pour la grille de phosphore

Les classes de fertilité ont été élaborées à partir du seuil environnemental, soit le rapport

P/AIM_M| de 11,3 %. Sous ce seuil, quatre classes à intervalles homogènes sont créées (tableau 24), ce

qui permet à priori d'avoir une répartition plus ou moins équitable du nombre de sites à travers celles-

ci. Au-dessus de 11,3 %, les doses recommandées seront identiques, même à un fort taux de saturation

en phosphore.

Tableau 24 : Classes pour l'indice de fertilisation P/AlM.m (%).

1 2 Classe

3 4 5

P/AIM-m(0/o) 0-2,8 2,9-5,6 5,7-8,4 8,5-11,2 >11,3

6.3.5 Test de puissance

Le tableau 25 révèle que les tests de puissance sont tous supérieurs à 80 %. ce qui indique une

nécessité de fertiliser dans toutes les classes pour atteindre un rendement optimal. Le faible nombre de

sites, relié à un écart-type élevé des rendements relatifs pour la classe 8,5-11,2, ne permet pas de

calculer l'erreur de type II. Par contre, le fait que le test de puissance de la dernière classe soit au-

dessus de 0,80 pourrait suggérer que c'est également le cas pour la classe précédente.

56

Tableau 25 : Moyenne (M) des rendements relatifs, écart-type (s), nombre de sites (n), erreur de type II (fi) et puissance (1-fi) permettant le calcul des tests de puissance pour chaque classe de fertilité en phosphore.

P/AIM-III M S n P 1-P (%) (%) (%)

0-2,8 78,1 15,0 10 0,02 0,98 2,9-5,6 91,8 5,7 9 0,04 0,96 5,7-8,4 89,1 10,5 11 0,13 0,87

8,5-11,2 84,9 16,8 7 - -£ 11,3 86,9 15,0 23 0,02 0,98

6.3.6 Méthodologie de la sélection des doses pour la grille de phosphore

L'étape suivante a consisté à calculer les espérances conditionnelles de 50 à 80 % pour

chacune des classes (tableau 26). Malheureusement, cette façon de faire ne permet pas de déterminer

des recommandations optimales décroissantes pour chacune des classes à partir d'une espérance

conditionnelle unique. Cela reste impossible même en optant pour l'atténuation de celles-ci. Le

problème principal réside dans la classe médiane 9,8, car seulement 7 sites parmi tous les essais

s'insèrent dans cette catégorie. Il est difficile d'être représentatif des sols agricoles sous cultures de

crucifères avec un nombre aussi restreint de sites dans cet intervalle de P/AIM-ni (%)• Afin de pallier à

ce problème, les classes 5,7-8,4 et 8,5-11,2 ont été regroupées et les espérances conditionnelles

calculées de nouveau (tableau 27). Cette manière de procéder a permis de régler une partie du

problème, bien qu'il soit toujours impossible de sélectionner des recommandations à partir d'une

même espérance conditionnelle. Par contre, leur atténuation devient une solution envisageable. Le

principe général consiste, pour la première classe, à opter pour une espérance conditionnelle élevée et

de la décroître pour les classes subséquentes. On permet ainsi de combler les besoins phosphatés d'un

plus grand nombre de sites dans les classes à moindre risque environnementale et d'être plus sévère

pour les classes où les risques de diffusion du phosphore vers les cours d'eaux sont plus importants.

De plus, dans les premières classes de fertilité, les besoins en phosphore sont plus élevés.

57

Tableau 26 : Espérance conditionnelle de 50 à 80% pour cinq classes (rapport P/AlM.m (%)).

Classe Classe médiane Espérance conditionnelle (% P/AIMM1) (% P/AIM.,,,) 50% 60% 70% 80%

0-2,8 1,4 84,3 104,8 157,0 160,0 2,9-5,6 4,2 0,0 0,0 29,6 108,9 5,7-8,4 7,0 60,0 84,0 125,2 139,2

8,5-11,2 9,8 0,0 13,4 60,5 103,8 >11,3 12,6 35,0 46,8 60,0 68,5

Les espérances conditionnelles retenues pour les quatre classes sont 80-80-60-50 % (tableau

27). II est impossible de prendre 70 % pour la seconde classe car on se retrouverait avec des

recommandations en dents de scie. Cette classe avait également un nombre restreint de sites sur

lesquels on pouvait s'appuyer. La relation entre les doses recommandées du modèle avec espérances

conditionnelles atténuées (kg P205/ha) et de la médiane des classes (% P/A]M.w) est présentée à la

figure 18. Elle se présente sous la forme d'une droite (R2 = 0,9633).

Tableau 27 : Espérance conditionnelle de 50 à 80 % et atténuée pour quatre classes (rapport P/AlM.,,i(%)).

Classe Médiane Espérance conditionnelle (% P/AIM-III) (% P/AIM-III) 50% 60% 70% 80% Atténuée (80-80-60-50)

kg P205/ha 0-2,8 1,4 84,3 104,8 157,0 160,0 160,0

2,9-5,6 4,2 0,0 0,0 29,6 108,9 108,9 5,7-11,2 8,4 30,0 65,7 117,1 138,4 65,7 >11,3 12,6 35,0 46,8 60,0 68,5 35,0

58

200

-ai _3 C

•OJ * J •M ro -__ -QJ — O

3 ­C "O ­ >

n ;__. E £ o u <U

O O

160

120

80

40

—

y = -10,878x +164,75 R2 = 0,9633

n=4

^ ^

♦ " ^ - v ^ ^

♦ " ^ ^ ^

\ ^ 4

4 6 8 10 Médiane des classes de P/AIM.(II {%)

12 14

Figure 18 : Relation entre les doses recommandées du modèle atténué (kg PiOyha) et la médiane des classes P/AlM.m (yo).

L'équation de la droite permet de recalculer les doses recommandées pour chacune des cinq

classes initialement prévues (tableau 28). Ainsi, pour la première classe, la dose proposée est de 150

kg P205/ha et celle-ci décroît de 30 kg P2Os/ha pour chaque classe subséquente. Au-dessus d'un

rapport P/AlM.m de 11,2 %, les besoins sont égaux aux prélèvements en phosphore pour chaque

culture. D'après les rendements moyens calculés par Beaudet et Tremblay (2006), ces prélèvements

seraient de 21 kg P205/ha pour le brocoli, de 35 kg P205/ha pour le chou et de 38 kg P2Os/ha pour le

chou-fleur. Ces doses peuvent varier en fonction du rendement moyen obtenu à la ferme, en

multipliant celui-ci par les prélèvements (kg P205/t humide) présentés à la section 6.1 (tableau 14).

Tableau 28 : Doses recalculées par l'équation linéaire et doses arrondies (kg P2Oyha) en fonction des classes (% P/AlM-nù-

Classe Médiane Doses calculées par Doses l'équation linéaire arrondies

(% P/AIM.,„) (% P/AUu) (kg P205/ha) (kg P205/ha)

0­2,8 M 149,5 150 2,9­5,6 4,2 119,1 120 5,7­8,4 7 88,6 90

8,5­11,2 9,8 58,1 60 >11,3 12,6 27,7 30

59

En comparant les doses proposées avec celles du Guide de référence en fertilisation (CRAAQ,

2003), on remarque plusieurs changements (tableau 29). Premièrement, l'indice de fertilité évolue de

la concentration du sol en PM.m (kg/ha) vers le rapport P/AlM-m (%)• La grille phosphore rejoint donc

celle du maïs-grain, du maïs à ensilage et de la pomme de terre pour ce qui est de l'indice P/A1M-III.

Ensuite, il y a une diminution du nombre de classes, celles-ci passant de sept à cinq. Enfin, il a des

changements au niveau des doses recommandées. Pour la première classe, la dose proposée passe de

240 à 150 kg P205/ha, soit une diminution de 90 kg P205/ha ou de 37,5 %. Finalement, pour la

dernière classe, la dose proposée est égale ou inférieure aux prélèvements pour chaque culture au lieu

d'être une dose fixe commune. Un apport moindre que les prélèvements est une option pour faire

diminuer à moyen et long terme le taux de saturation en phosphore et le ramener à un niveau plus

acceptable au plan environnemental.

Tableau 29 : Comparaison des doses de phosphore du CRAAQ (2003) et celles proposées.

Ancienne recommandation Dose proposée Classe Dose CRAAQ Classe Nouvelle dose

(kg PM-in/ha) (kg P205/ha) (% P/AIM-III) (kg P205/ha)

0-50 240 0-2,8 150 51-100 220 2,9-5,6 120 101-150 190 5,7-8,4 90 151-200 165 8,5-11,2 60 201-300 125 >11,3 < Prélèvement 301-400 80 401 et + 55

6.4 Potassium

6.4.1 Réponse au potassium

Pour les essais de potassium, les rendements vendables ont varié de 6,3 à 20,1 t/ha pour le

brocoli, de 26,6 à 98,7 t/ha pour le chou et de 9,3 à 59,4 t/ha pour le chou-fleur (tableau 30). Toutes

doses confondues, les rendements moyens pour le brocoli, le chou et le chou-fleur ont été de 12,3 t/ha,

58,6 t/ha et 30,9 t/ha respectivement.

60

Tableau 30 : Rendement vendable moyen, minimum, maximum et écart-type des essais de potassium réalisés de 2004 à 2008 au Québec dans les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur.

Statistique descriptive Culture Brocoli Chou Chou-fleur (t/ha) (t/ha) (t/ha)

Rendement moyen 12,3 58,6 30,9 Ecart-type 3,8 19,7 12,1

Rendement minimum 6,3 26,6 9,3 Rendement maximum 20,1 98,7 59,4

Le tableau 31 présente les types de réponses obtenues pour tous les essais de potassium

(nombre et proportion) par culture. Les doses optimales pour les différents sites varient de 0 à 120 kg

K20/ha pour le brocoli et le chou, et de 0 à 240 kg K20/ha pour le chou-fleur. Un élément important

qui en ressort est que 70 % des sites n'ont montré aucune réponse à l'ajout d'engrais potassiques dans

la culture du brocoli. Au contraire, le potassium semble jouer un rôle plus essentiel dans la culture du

chou-fleur, où près de 73 % des sites ont répondu à l'ajout de cet élément nutritif. Pour le chou, près

de la moitié des sites n'ont pas répondu à l'apport de potassium et le tiers d'entrés eux ont eu une

réponse quadratique. Un apport élevé en potassium chez le chou peut donc conduire à une diminution

des rendements. Mais il peut être imprudent de tirer des conclusions hâtives pour les cultures de choux

et choux-fleurs, étant donné le faible nombre d'essais réalisés.

Tableau 31 : Nombre et type de réponses obtenues pour les essais de potassium réalisés de 2004 à 2008 au Québec dans la culture du brocoli, chou et chou-fleur.

Type de Brocolis Choux Choux-fleurs réponses Sites Proportion Sites Proportion Sites Proportion

(#) (%) W (%) (#) (%)

Aucune réponse 14 70,0 4 44,4 3 27,3 Linéaire plateau 3 15,0 1 11,1 4 36,4

Linéaire 2 10,0 1 11,1 3 27,3 Quadratique 1 5,0 3 33,3 1 9,1

Total 20 100,0 9 100,0 11 100,0

kg K20/ha kgK20/ha kgK20/ha Minimum 0 0 0 Maximum 120 120 240 Médiane 0 53 60 Moyenne 22 44 91 Écart-type 40 46 92

61

La figure 19 présente la relation pour chaque site entre le rendement maximal atteint et la dose

optimale de potassium. Encore une fois, on remarque qu'une régie de fertilisation potassique intensive

né permet, que dans une très faible proportion des cas, l'atteinte de rendements maximaux. Dans la

culture du chou, cela conduit même à une diminution des rendements. Dans la culture du brocoli,

l'atteinte des rendements maximaux est obtenue en absence de fertilisation potassique.

120

90

ro .__ 60 x ro E

D n

D D

Û

ai E 01

TJ C OJ

ce

D

I

O Brocoli

DChou

Chou-fleur n

30 D

o O O

0 4-

40 80 120 160 Dose optimale (kg K20/ha)

200 240

Figure 19 : Relation pour chaque site entre le rendement maximal atteint (t/ha) et la dose optimale (kg K20/ha).

6A.2 Modèle de réponse

Plusieurs modèles de réponse ont également été évalués pour le potassium dans le cadre de ce

mémoire, tels que des modèles basés sur des indices de sols comme KM.m (kg/ha), K/MgM.IM (%) et

K/CaM_in (%). Encore une fois, seul le modèle basé sur l'indice KM-III (kg/ha) sera exposé pour le

potassium, car aucun autre ne présente de véritable potentiel d'utilisation après une analyse poussée

des données.

6.4.2.1 Teneur du sol en KM-III ( kg /ha )

La figure 20 met en relation les rendements relatifs et la teneur du sol en KM_HI des sites par

culture. Peu de sites présentent un rendement relatif inférieur à 80 %, ces derniers se retrouvant

majoritairement dans la culture de chou-fleur. II n'y a uniquement qu'un site de chou et de brocoli qui

se retrouve sous la barre des 80 %. II n'y avait qu'une faible tendance entre rendements relatifs et la

62

teneur du sol en KM-III- Toutes cultures confondues, les rendements relatifs se stabilisent à 80 % autour

d'une concentration du sol de 250 kg/ha de KM-m- Par contre, même sous le seuil agronomique, il y a

une forte proportion de sites ne nécessitant pas une fertilisation potassique. Il est intéressant de noter

qu'il y a très peu de sites avec une forte concentration en potassium dans le sol, alors que la dernière

classe du Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003) est de 601 kg/ha de KM-m et plus. Lors de

nos essais, il n'y avait que trois sites avec une concentration en KM.M| (kg/ha) supérieure à 500 kg/ha

d e K-M.IH.

se

_ Ol

_­x>J

c il E Ol

■a c 4)

CC

130

120

110

100

90

80

70

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...oo

­<*>­

%o... a ­ Y

T T □ [J

O ­o­

100 200 300 400 500

KM­i„ (kg/ha)

600

O

O Brocoli

DChou

Chou­fleur

700

Figure 20 : Relation entre les rendements relatifs (%) et la teneur du sol en KM.m (kg/ha) des sites par culture.

L'analyse de la figure mettant en relation les doses optimales (kg K20/ha) et la teneur du sol

en KM-UI (kg/ha) montre d'autres indications pour la construction du modèle de l'élément potasse

(figure 21). Bien que la réponse de quelques sites avec de faibles teneurs du sol en KM-III (kg/ha) soit

de 0 kg K20/ha, on remarque une tendance décroissante des doses optimales à mesure que l'indice

potassique augmente.

63

300

250

200

QO

___ ^ 150 ro E | 100

Y

C

D O

O Brocoli

DChou

Chou-fleur

LJ O Q

u

50 -O- o D -O-

0 4—OO - Y D O OD -#>--OCK> D-r— 100 200 300 400 500

KM,M (kg/ha) 600 700

Figure 21 : Relation entre les doses optimales (kg K2OZha) et la teneur du sol en KM.m (kg/ha) des sites par culture.

6.4.3 Méthodologie de la sélection des classes pour la grille de potassium

Les classes de fertilité ont été élaborées à partir de celles retrouvées dans le Guide de référence

en fertilisation (CRAAQ, 2003), c'est-à-dire avec des intervalles de 100 kg/ha de KM-m (tableau 32).

Par contre, étant donné la quasi-absence de sites ayant une forte teneur en potassium dans le sol, les

doses recommandées pour ces dernières classes sont déterminées par une équation mathématique. De

même, l'absence de sites avec une concentration du sol en KM.m inférieure à 100 kg/ha incite à

regrouper les deux premières classes.

Tableau 32 : Classes de fertilité pour l'indice de fertilisation KM-W (kg/ha).

Classe 1 2 3 4 5 6

KM-III (kg/ha) 0-200 201-300 301-400 401-500 501-600 >601

64

6.4.4 Test de puissance

Le faible nombre de sites d'essais potassiques combiné à un nombre élevé de classes de

fertilité limite le calcul des tests de puissance. En intégrant toutes les classes de fertilité dans le calcul,

seulement deux d'entrés elles permettent de mesurer l'erreur de type II (tableau 33). Le test révèle une

nécessité de fertiliser en potassium dans la première classe (0-200 kg/ha KM.m) afin d'atteindre des

rendements optimaux. Le contraire est observé pour la troisième classe (301-400 kg/ha KM.ni). En

combinant les classes par saut de 200 kg/ha KM-m (tableau 34), on observe qu'il est non indiqué de

fertiliser dans l'intervalle 201-400 kg/ha KM.IM, mais avec une valeur beaucoup plus élevée à la

colonne erreur de type II que la valeur observée dans la classe 301-400 kg/ha KM-ni. Bien qu'il soit

hasardeux de tirer des conclusions en comparant les deux méthodes, l'analyse des résultats tend à

démontrer qu'il serait nécessaire de fertiliser dans l'intervalle 201-300 kg/ha KM.m. Ainsi, à une

concentration inférieure à 300 kg/ha KM-III, il y a nécessité de faire un apport potassique pour atteindre

des rendements optimaux. Dans tous les cas, il est impossible de calculer l'erreur de type II pour des

concentrations en potassium supérieures à 400 kg/ha KM.m.

Tableau 33 : Moyenne (M) des rendements relatifs, écart-type (s), nombre de sites (n), erreur de type II (P) et puissance (1-P) permettant le calcul des tests de puissance pour chaque classe de potassium.

KM-III M S n P 1-P (kg/ha) (%) (%)

0-200 86,9 13,4 i i 0,17 0,83 201-300 90,4 15,9 6 - -301-400 93,0 11,5 13 0,491 0,509 401-500 96,0 9,2 13 - -501-600 nd nd 1 nd nd 601 et + 108,8 16,3 2 - -

Tableau 34 : Moyenne (M) des rendements relatifs, écart-type (s), nombre de sites (n), erreur de type II (P) et puissance (1-P) permettant le calcul des tests de puissance pour des classes combinées de potassium.

KM-III M S n P 1-P (kg/ha) (%) (%)

0-200 86,9 13,4 i l 0,17 0,83 201-400 92,1 12,6 19 0,28 0,72 401 et + 97,2 12,9 8 - -

65

6.4.5 Méthodologie de la sélection des doses pour la grille de potassium

L'étape suivante a consisté à calculer diverses hypothèses d'espérances conditionnelles pour

chacune des classes. Le nombre élevé de classes combiné à un faible nombre de sites ont imposé une

fusion des classes à cette étape (tableau 35). Par la suite, la médiane des quatre classes et les

recommandations des espérances conditionnelles ont été représentées graphiquement. L'équation des

droites a ainsi pu permettre de recalculer les doses recommandées pour les six classes initiales des

espérances conditionnelles de 80 et 90 % (tableau 36), les autres ne démontrant pas un véritable

potentiel d'utilisation.

Tableau 35 : Espérance conditionnelle de 50 à 90% pour quatre classes (kg/ha KM.m).

Classe Médiane Espéra nce conditionnelle

(kg/ha KM-III) (kg/ha KM-III) 50% 60% 70% 80% 90%

kg K20/ha 0-200 100 60,0 60,0 77,5 113,0 179,0

201-400 300 0,0 12,0 39,0 63,3 120,0 401-600 500 0,0 0,0 10,6 42,4 79,8

>601 700 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Tableau 36 : Doses recalculées avec l'équation linéaire et doses arrondies (kg K2OZha) en fonction des classes (kg/ha de KM.UI).

Classe Médiane Espérance conditionnelle

80% 90%

Doses proposées

(kg/ha KM-III) (kg/ha KM-III) (kg K20/ha) (kg K20/ha)

0-200 100 108,7 181,3 180 201-300 250 81,7 138,0 140 301-400 350 63,7 109,1 110 401-500 450 45,7 80,3 80 501-600 550 27,7 51,4 50

>601 650 9,7 22,6 0

En comparant les résultats obtenus au tableau 35 avec ceux de la figure 19, mettant en relation

les doses optimales et les teneurs du sol en KM-III< on constate que les recommandations de l'espérance

conditionnelle de 80 % est un compromis acceptable entre les différents sites pour obtenir un

rendement optimal. Une espérance conditionnelle de 80 % signifie qu'à environ 80 % des sites, les

66

besoin en potassium sont comblés par l'application de la recommandation. Parmi ces sites, certains

recevront par contre davantage d'engrais que leurs besoins réels.

Une problématique majeure accompagne le choix de l'espérance conditionnelle à 80 %. Les

prélèvements en potassium par les cultures de chou et chou-fleur sont supérieurs à la plus forte dose

recommandée (tableau 14, section 6.1). II est probable que cette situation conduise à un

appauvrissement des sols en potassium à moyen et long terme. Cette situation est présentement

observée dans la culture du maïs à quelques endroits (Eric Thibeault, communication personnelle). II

serait donc prudent de recommander les doses de l'espérance conditionnelle à 90 %. La situation sera

réévaluée à moyen terme avec l'ajout de nouveaux essais de fertilisation potassique. Néanmoins, il est

suggéré d'ajouter une note à la nouvelle grille pour indiquer que les besoins en potassium peuvent être

moindres pour la culture du brocoli, cela étant justifié par une forte proportion de sites ne répondant

pas à l'ajout d'engrais potassique et par de faibles prélèvements comparativement aux choux et choux-

fleurs. La plus forte réponse à l'ajout de potassium, dans la culture du brocoli, a été observée à une

dose de 120 kg K20/ha. Dans la culture du chou, une vigilance est également de mise à de fortes doses

étant donné la forte proportion de réponses quadratiques.

On remarque quelques changements en comparant les nouvelles doses proposées avec celles

du Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003) (tableau 37). Encore une fois, il y a diminution

du nombre de classes, celles-ci passant de sept à six. Ensuite, il a des changements au niveau des doses

proposées pour chacune des classes. Pour la première classe, la dose proposée passe de 230 à 180 kg

K20/ha, soit une diminution de 50 kg K20/ha ou de 21,7 %. Pour la dernière classe, aucun apport de

potassium n'est proposé, aucun site n'ayant répondu à l'application en cet élément.

Tableau 37 : Comparaison des doses de potassium du CRAAQ (2003) et de celles proposées.

Anciennes recommandations Dose proposée Classe Dose CRAAQ Classe Nouvelle dose

(kg KM.MI/ha) (kg K20/ha) (kg KM.m/ha) (kg K20/ha)

0-100 230 0-200 180 101-200 195 201-300 140 201-300 160 301-400 110 301-400 125 401-500 80 401-500 90 501-600 50 501-600 55 601 et + 0

601 et + 20

67

7 Discussion

7.1 Prélèvements des éléments nutritifs

Les résultats obtenus dans le cadre de ce mémoire sont en général supérieurs à ceux rapportés

dans la littérature (Fink et al., 1999 ; Beaudet et Tremblay, 2006) (tableau 38). Les prélèvements en

azote surpassent les autres références de plus de 20 % pour les trois cultures. Dans le cas du

phosphore, les prélèvements sont supérieurs dans une proportion de 10 à 21 % pour le brocoli, de 10 à

20 % pour le chou et de 24 à 42 % pour le chou-fleur. Pour le potassium au contraire, les prélèvements

rejoignent ceux du brocoli et du chou. Par contre, les prélèvements de potassium surpassent les autres

références de 36 à 46 % pour le chou-fleur. Pour le calcium et le magnésium, les prélèvements sont

sensiblement similaires, hormis pour le chou-fleur où le magnésium prélève près du double lorsqu'on

le compare aux deux autres références, ainsi que le calcium qui est de 3 fois supérieurs à la référence

de Fink et collaborateurs (1999).

Tableau 38: Comparaison avec d'autres travaux de l'humidité et prélèvements moyens en A. K20, Ca et Mg des cultures de brocoli, de chou et de chou-fleur cultivés en sols minéraux.

Pi05 ,

Culture Source Humidité

(%)

N kg/t hum

P2Os

kg/t hum

K20 kg/t hum

Ca kg/t hum

Mg kg/t hum

Brocoli Mémoire 89 5,73 1,65 4,51 0,50 0,28

Brocoli Fink et a/., 1999 91 4,50 1,50 4,60 0,48 0,25 Brocoli

Beaudet et Tremblay, 2006 89 4,1 1,3 3,9 0,46 0,18

Chou Mémoire 90 2,60 0,78 3,01 0,58 0,18

Chou Fink et a/., 1999 92 2,00 0,70 3,10 . _ Chou

Beaudet et Tremblay, 2006 90 1,83 0,63 3,09 0,52 0,15

Chou-fleur

Mémoire 90 4,12 1,32 5,63 0,61 0,29 Chou-fleur Fink et a/., 1999 92 2,80 1,00 3,60 0,22 0,15

Chou-fleur

Beaudet et Tremblay, 2006 92 2,58 0,76 3,06 0,8 0,15

Cette différence majeure peut s'expliquer par la relation obtenue à la figure 11. qui suggère

qu'une faible quantité de matière fraîche échantillonnée surestime la teneur en matière sèche de la

partie prélevée, la siccité de la plante entrant dans l'équation permettant de calculer les prélèvements

de la plante en éléments nutritifs. II serait intéressant de refaire l'exercice, mais en ne gardant que les

échantillons où 400 grammes de matières humides et plus ont été prélevés. Malheureusement, il ne

resterait que 64 échantillons au total pour estimer les prélèvements, et ce. pour les trois cultures

confondues.

68

L'analyse des données de la biomasse foliaire indique qu'une augmentation de la fertilisation

(kg d'engrais/ha) n'induit pas un accroissement des prélèvements de la partie récoltée (kg de N, P2Os

ou K20/t humide). Ces résultats contredisent ceux retrouvés dans la littérature. Dans le chou-fleur,

sans apport azoté, les prélèvements se sont situés entre 150 et 200 kg N/ha, contrairement de 200 à 300

kg N/ha pour des doses supérieures (Everaarts et al., 1996). Dans le brocoli, les prélèvements par la

plante entière ont évolué de 55 à 300 kg N/ha selon la quantité d'azote appliquée (Everaarts et

Willigen, 1999). Dans la même culture, la quantité d'azote retrouvée dans les résidus est passée de 58

à 162 kg N/ha pour un apport de 0 à 240 kg N/ha (Vagen et al., 2007).

Les analyses statistiques des prélèvements n'ont pas été effectuées sur tous les sites. Seuls les

sites ayant reçu les mêmes doses ont été retenus. La présence d'un témoin était aussi nécessaire pour

mieux évaluer les différences. Par contre, de cette façon, on se retrouve à tester des sites sur un

nombre restreint d'années (2 à 3 ans selon l'élément). Les conditions météorologiques prévalant lors

de ces années ont pu jouer un rôle sur la quantité d'éléments prélevés. Mais en analysant les

précipitations moyennes de ces 3 années, on remarque que 2004 a été un été relativement sec, 2005

moyennement pluvieux et 2008 très pluvieux. Ceci tend donc à démontrer que les conditions

météorologiques n'ont aucune influence sur le prélèvement des éléments nutritifs.

7.2 Fertilisation azotée

Les doses azotées proposées varient de 160 à 200 kg N/ha pour le brocoli, de 190 à 240 kg

N/ha pour le chou et de 130 à 185 kg N/ha pour le chou-fleur, comparativement à une dose unique de

135 kg N/ha recommandée dans le Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003). Ces doses

rejoignent sensiblement celles suggérées dans d'autres essais au Canada. La dose optimale déterminée

par Fortier (2007) dans la culture du brocoli était de 181 kg N/ha. Dans les Maritimes, les rendements

maximum de brocoli étaient atteints entre 100 et 200 kg N/ha (Cutcliffe et al., 1968). Toujours dans

l'est du Canada mais pour la culture du chou-fleur, Cutcliffe et Munro (1976) ont trouvé que la dose

optimale se situait entre 100 et 150 kg N/ha. Au Québec, Bérard (1990) a cependant établi que le chou

d'entreposage ne devait pas recevoir plus de 180 kg N/ha car, au-delà d'une telle dose, les rendements

n'augmentaient plus alors que le risque d'apparition de la médiane noire augmentait. Dans le cadre des

essais, des réponses ont été observées jusqu'à une dose de 349 kg N/ha chez le choux d'entreposage.

Par contre, l'évaluation des maladies et désordres physiologiques n'a pas été prise en compte dans le

cadre de cette mémoire.

Une dose azotée de 257 kg N/ha a permis l'obtention d'une taille de pommes plus grande dans

la culture du chou comparativement à une dose de 152 kg N/ha (Csizinszky et Schuster. 1985).

Freyman et collaborateurs (1991) ont observé le même phénomène sur le calibre des pommes jusqu'à

69

une dose de 500 kg N/ha. Les plants semés ont un besoin supérieur en azote de 30 à 40 kg N/ha

comparativement à des transplants dans la culture du chou-fleur (Kage et al., 2003). Dans le brocoli et

le chou-fleur, les recommandations en azote varieraient selon le cultivar adopté (Batal et al., 1997 ;

Vagen et al., 2007). La quantité d'azote aurait également un effet sur la précocité de la maturité des

plants. Le nombre de têtes de choux-fleurs matures à la mi-récolte augmenterait légèrement, mais de

manière non-significative, avec une augmentation de la dose azotée (Cutcliffe et Munro, 1976).

L'intervalle des doses proposées laisse place à une flexibilité pour les conseillers dans la

culture des crucifères. La dose suggérée dépend de la régie de culture des producteurs (cultivar,

densité de plants, date de semis, semis ou transplantation, précédent cultural, irrigation), des

caractéristiques du sol (texture, structure, matière organique, nitrate, N total), des conditions

environnementales (pluviométrie) et du calibre recherché.

La littérature abonde d'informations sur la relation entre la dynamique de l'azote et les

caractéristiques du sol. Tout d'abord, dans la culture de maïs, des rendements plus élevés ont été

observés sur des sols légers comparativement à des sols argileux aux États-Unis (Shahandeh et al.,

2005). En Angleterre, Lark et collaborateurs (1998) ont révélé que des variations de rendements

significatifs dans l'orge sont expliquées par le type de texture rencontrée. Au Québec, une étude

réalisée sur la dynamique de la minéralisation de l'azote dans la forêt mixte boréale démontre que les

sols à texture argileuse réduisent la quantité d'azote minéralisée (Côté et al., 2000). Plusieurs facteurs

peuvent expliquer ce phénomène. Tout d'abord, l'argile jouant un rôle sur le contenu en eau des sols,

et par le fait même sur le contenu en oxygène, cela affecte nécessairement le processus microbien de

minéralisation de la matière organique ainsi que celui de la dénitrification. Ensuite, l'accessibilité de la

matière organique à l'activité microbienne peut être freinée dans des sols à forte concentration en

argile, celle-ci étant intimement liée à la structure des sols. Autrement dit, une forte agrégation peut

emprisonner la matière organique, réduisant le potentiel de minéralisation dans le sol (Adu et Oades,

1978). D'autant plus que dans les sols à pH élevé, très répandu chez les producteurs de crucifères,

l'agrégation est favorisée par la forte présence d'ions calciques libérés par la dégradation de la chaux

(concept du pont calcique) (Al-Ani et Dudas. 1987).

Dans cette étude, le N total du sol démontre un faible potentiel comme indice de fertilité.

Shahandeh et collaborateurs (2005) arrivent à la même conclusion dans la culture du maïs.

L'utilisation des nitrates (mg N-NOVkg) dans le sol au printemps comme indice de fertilité s'est avéré

moins performant que le N total pour estimer les recommandations chez les crucifères (données non

exposées). Les nitrates avaient également démontré un faible potentiel dans la culture du blé d'hiver et

de l'orge en Suède (Delin et Lindén, 2002). A tout le moins, un avantage de l'utilisation du N total

70

comme indice de fertilité est que cette variable du sol est celle qui démontre le moins de variation dans

le temps (Shahandeh et al., 2005), mais celle-ci n'a pas été retenue dans ce mémoire.

Aucun essai sur le mode de placement de l'engrais n'a été effectué dans le cadre de ce

mémoire. Par contre, le mode de placement (à la volée vs en bande) alimente de plus en plus les

discussions sur le potentiel du placement en bande d'augmenter les rendements et de favoriser le

prélèvement en azote des plantes. Les résultats sont mitigés dans la littérature. En Pologne, le

placement en bande de l'azote a réduit légèrement les rendements dans la culture du chou (Sady et al.,

2001). Hormis une année, où l'engrais appliqué à la volée a donné de meilleurs résultats, aucune

différence significative du mode de placement sur les rendements n'a été observée dans la culture du

chou en Finlande (Salo, 1999). De plus, le placement en bande a résulté en un taux de croissance plus

faible des plants deux années sur trois. Dans une analyse combinée de six sites de choux, aucun mode

de placement ne s'est avéré avantageux de manière significative sur les rendements (Everaarts et

Moel, 1998). Ils en concluent que le placement en bande n'est pas une option intéressante pour

augmenter les rendements ou réduire la quantité d'engrais à appliquer dans la culture du chou.

Finalement, dans la culture du chou-fleur biologique, le placement en bande a permis une

augmentation du rendement d'environ 12 % la première année de l'essai, aucune différence

significative n'ayant été observée la seconde année (Kallela, 2006). Des essais supplémentaires

devront être réalisés au Québec afin d'évaluer l'effet du mode de placement sur les rendements.

Finalement, une forte pluviométrie peut entraîner le lessivage en profondeur d'une partie de

l'azote appliquée. Il est malheureusement impossible de prévoir les conditions météorologiques au

cours de la saison. Tous ces facteurs font donc en sorte qu'une prédiction des recommandations

azotées ne peut pas être basée sur une mais plutôt sur une multitude de variables. A défaut de pouvoir

les cibler et d'estimer l'importance de chacune dans l'évaluation des recommandations, la présentation

d'un intervalle azoté optimal s'avère un compromis judicieux. En bout de ligne, le choix de la dose

finale, à l'intérieur cet intervalle, doit donc être basé sur l'expérience et le jugement professionnel des

conseillers.

71

7.3 Fractionnement de l'azote

Au niveau agronomique, les essais de fractionnement de l'azote indiquent que scinder les

apports ne permet pas l'atteinte de meilleurs rendements. Ces résultats rejoignent sensiblement ceux

de la littérature. Dans la majorité des cas, le fractionnement de l'azote n'a eu aucun effet sur les

rendements (Everaarts et Moel, 1998 ; Kolota et Adamczewska-Sowinska, 2008), et parfois même des

effets négatifs (Everaarts et Moel, 1995 ; Everaarts et Willigen, 1999a). Chez le chou, les parcelles

ayant reçu une seule application d'azote à la plantation ont même donné plus de rendements que les

parcelles avec fractionnement la première année d'essai, aucune différence n'ayant été observée la

seconde année (Wiedenfeld, 1986). Par contre, le fractionnement de l'azote a permis l'atteinte de

meilleurs rendements dans les cultures du chou et du chou-fleur en Californie (Welch et al., 1985).

Des effets bénéfiques du fractionnement ont également été observés dans les cultures du brocoli et de

deux types de chou-fleur (Riley et Vagen, 2003). Dans la culture du chou de Bruxelles, Babik et

collaborateurs (1996) ont observé que le fractionnement de l'azote a un effet positif sur les

rendements, mais uniquement à une dose de 200 kg N/ha. Selon Everaarts et Moel (1998), l'effet

positif ou négatif du fractionnement de l'azote dépendrait des conditions météorologiques et des

caractéristiques du sol.

Bien que le fractionnement de l'azote ne semble pas montrer d'effets agronomiques positifs, il

est généralement reconnu qu'il permet de réduire les risques environnementaux. L'application unique

d'une forte dose d'engrais à la plantation, suivi de fortes précipitations, augmente les risques de

lessivage de l'azote vers la nappe phréatique (Tremblay et al., 2001). Les pertes d'azote n'ayant pas

été étudiées dans le cadre de projet, il est impossible de statuer des éventuels impacts des doses testées

et des méthodes d'applications sur l'environnement. Mais il est tout à fait justifié de recommander le

fractionnement des engrais azotés dans un souci de pratiques agricoles respectueuses de

l'environnement.

Dans la culture du brocoli, un outil de diagnostic basé sur un test de sève a été mis à l'essai au

cours des dernières années au Québec. L'utilisation d'un test de sève à la cinquième semaine a permis

d'atteindre des rendements maximums dans cette culture (Fortier. 2007). L'utilisation d'un tel outil de

diagnostic azoté pourrait donc s'avérer efficace, lors du fractionnement, pour ajuster la fertilisation

azotée aux conditions prévalant durant la période de croissance du brocoli.

72

7.4 Fertilisation phosphatée

Les doses phosphatées proposées varient de 0 à 150 kg P205/ha pour les trois cultures

comparativement à 55 à 240 kg P205/ha dans le Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003).

Les doses proposées rejoignent sensiblement celles retrouvées dans la littérature. Dans le brocoli et le

chou-fleur, Cutcliffe et collaborateurs (1968) ont déterminé que les rendements maximaux à l'île-du-

Prince-Édouard étaient atteints avec une dose se situant entre 50 et 100 kg P205/ha. Dans une autre

expérience réalisée quelques années plus tard, Cutcliffe et Munro (1976) ont évalué que dans la

plupart des sites de chou-fleur, les rendements optimaux étaient atteints avec des doses de 0 à 49 kg

P2Os/ha. Il aurait été intéressant de connaître le rapport P/A1M.M| de ces sites afin d'identifier la classe

dans laquelle ils se seraient situés, mais aussi les recommandations phosphatées auxquelles ils auraient

été soumis. Les articles ne font malheureusement pas mention de la teneur du sol en aluminium.

Bien que la diminution des recommandations en phosphore semble importante, il faut garder à

l'esprit que les grilles actuelles de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003) ne reposent que sur

quelques essais de fertilisation réalisés dans les années 1970 et proviennent parfois de sources

inconnues. Au contraire, les doses proposées dans ce mémoire reposent sur de nombreux essais

réalisés selon les régies de production québécoise. Une régie de fertilisation phosphatée intensive, en

plus d'être néfaste pour l'environnement, ne permet que dans une très faible proportion l'atteinte de

rendements optimaux. Dans plusieurs cas, cela conduit même à une diminution des rendements, en

particulier dans la culture du brocoli et du chou-fleur.

7.5 Fertilisation potassique

Les doses potassiques proposées varient de 0 à 180 kg K20/ha pour les trois cultures

comparativement de 20 à 230 kg K20/ha dans le Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003).

Les doses proposées rejoignent sensiblement celles retrouvées dans la littérature. Dans six des neufs

essais réalisés dans la culture du chou-fleur dans l'est canadien, la dose optimale était de 93 kg K20/ha

(Cutcliffe et Munro, 1976). Les doses optimales des autres sites étaient les suivantes : un site à 0 kg

K20/ha et les deux derniers à 279 kg K20/ha. Les analyses de sol en potassium, extrait à l'acétate

d'ammonium mais converties en KM-III (Nathant et Sun., 1997), permettent de déterminer les doses

optimales qui auraient été recommandées avec la nouvelle grille proposée dans ce mémoire. Tous les

sites, sauf un, montrent une teneur inférieure à 200 kg K^.m/ha, indiquant une recommandation de 180

kg K20/ha. et de 140 kg K20/ha pour l'autre site. Dans un essai en Floride (Csizinszky, 1996), le

rendement maximal a été atteint à une dose de 93 kg K20/ha. la recommandation ayant été de 180 kg

K20/ha selon l'analyse de sol et les résultats de ce mémoire. En combinant tous ces essais, huit des dix

73

sites ont eu leur besoin en potassium combjé, ce ratio se rapprochant à 10 % près du modèle

sélectionné pour les nouvelles doses (espérance conditionnelle de 90 %).

Dans la culture du chou, Cutcliffe (1984) a défini la dose optimale à ses trois sites à 224 kg

K20/ha. Par contre, seulement deux doses ont été testées dans le cadre de cet essai (56 et 224 kg

K20/ha). Etant donné la forte proportion de réponses quadratiques obtenues dans cette culture (33 %

dans les essais en potassium), il est probable qu'une dose potassique intermédiaire ait donnée de

meilleurs rendements. Selon l'analyse de sol et les résultats de ce mémoire, la recommandation aurait

été de 180 kg K20/ha pour les deux premiers sites et de 140 kg K20/ha pour le dernier.

Le tableau 39 présente les prélèvements (kg/ha) par rapport aux rendements moyens obtenus

au Québec par Beaudet et Tremblay (2006). Dans tous les cas, les doses proposées permettent de

compenser la quantité d'azote et phosphore exportée lors de la récolte. Il en est de même pour le

potassium dans la culture du brocoli, hormis la dernière classe où aucune application potassique n'est

proposée. Dans ce cas, la richesse du sol en potassium compense amplement l'absence d'apport

externe. A moyen ou long terme, la concentration en potassium dans le sol diminuera, conduisant

celui-ci à un changement de classe de fertilité. La situation est un peu plus problématique dans la

culture du chou et du chou-fleur, où uniquement la première classe de fertilité (0-200 kg/ha KM_m)

compense les exportations en potassium pour le chou-fleur, alors que les deux premières classes (0-

300 kg/ha KM-ni) les compensent pour le chou. Néanmoins, les essais ont démontré que les crucifères

répondent très peu à l'apport d'engrais potassique. La présence d'essais supplémentaires pourraient

permettre de tester la partition des grilles par culture (ou du moins une grille pour le brocoli, et une

autre pour le chou et le chou-fleur). En attendant les résultats de ces essais supplémentaires, il est

prudent de recommander les doses reliées au choix du modèle avec espérance conditionnelle à 90 %

pour le potassium, bien que le modèle à 80 % concorde mieux avec les réponses obtenues dans le

cadre des essais présents.

74

Tableau 39: Prélèvements (kg/ha) en N, P2Os, K20, Ca et Mg des cultures de brocoli, de chou et de chou-fleur cultivées en sols minéraux au Québec basés sur les prélèvements (kg/t hum) des essais (tableau 11) et des rendements moyens au Québec calculés par Beaudet et Tremblay (2006).

Élément

Culture N P2O5 K20 (kg/ha)

Ca Mg

Brocoli 72,2 20,8 56,8 6,3 3,5 Chou 116,2 34,9 134,5 25,9 8,0 Chou-fleur 119,9 38,4 163,8 17,8 8,4

7.6 Relation entre prélèvements, résidus et recommandations en azote, phosphore et potassium

À la fertilisation optimale, la quantité d'azote retrouvée dans les résidus en fin de saison est

élevée chez les crucifères : entre 100 et 130 kg N/ha dans le chou-fleur (Everaarts et Moel, 1995 ;

Everaarts et al., 1996), entre 113 et 150 kg N/ha dans le chou (Everaarts et Booij, 2000 ; Salo, 1999) et

entre 120 et 155 kg N/ha dans le brocoli (Everaarts et de Willigen, 1999b). Ainsi, pour les trois

cultures confondues, le prélèvement maximal par la plante entière est d'environ 300 kg N/ha, avec une

moyenne se situant entre 200 et 250 kg N/ha (Salo, 1999 ; Salo et al., 2002 ; Everaarts et al, 1996 ;

Everaarts et de Willigen, 1999b).

Le but des essais de fertilisation est de calculer l'apport azoté externe nécessaire à l'atteinte

d'un rendement optimal. Une bonne gestion des résidus pourrait diminuer l'apport d'intrants azotés

nécessaire l'année suivante. Quelques moyens existent afin d'éviter le lessivage de l'azote présent

dans les résidus de culture des crucifères. La décomposition des tissus avant l'hiver peut

subséquemment entraîner le lessivage ou la dénitrification de l'azote (Neeteson et Carton, 1999). Une

pratique agricole répandue, en particulier dans le sud de Montréal, consiste à enfouir immédiatement

et profondément les résidus afin de réduire la pression des larves de cécidomyie. Cette situation

favorise la décomposition et la minéralisation des résidus. Dans l'éventualité d'une récolte hâtive,

l'ensemencement d'un engrais vert permettrait le captage de l'azote issu de la minéralisation des

résidus. Cette pratique est malheureusement peu répandue. Dans le cas d'une récolte tardive, il

pourrait être bénéfique de laisser les résidus en surface et de les enfouir lors de la préparation du sol au

printemps (Wehrmann et Scharpf, 1989). Par contre, cette pratique n'est pas applicable sur les terres

où le buttage se fait à l'automne. Mais un potentiel d'économie de 100 à 155 kg N/ha n'est pas

négligeable dans un contexte de prix élevés des engrais chimiques.

75

8 Conclusion

Les essais de fertilisation en azote, phosphore et potassium, réalisés dans les cultures du

brocoli, du chou et du chou-fleur en sols minéraux au Québec, ont permis de proposer des doses en

fonction des régies de productions actuelles et de nos conditions environnementales. Ces essais ont été

effectués dans plusieurs régions du Québec, sous diverses textures, concentrations en éléments et

autres particularités de sols.

Ces essais ont conduit à la proposition de doses azotées par culture, sous forme d'intervalles.

Les doses azotées proposées augmentent par rapport à la recommandation actuelle de 135 kg N/ha et

sont de 160 à 200 kg N/ha pour le brocoli, de 190 à 240 kg N/ha pour le chou et de 130 à 185 kg N/ha

pour le chou-fleur, selon la régie de culture du producteur, des caractéristiques du sol, des conditions

environnementales et du calibre recherché. Le fractionnement de l'azote n'a pas permis l'atteinte de

meilleurs rendements de manière significative Les doses phosphatées proposées diminuent et varient

de 0 à 150 kg P205 selon le rapport P/AlM.i.n. Les doses potassiques proposées suivent la même

tendance et varient de 0 à 180 kg K20/ha selon la teneur du sol en KM-III.

L'analyse de la variance (ANOVA) n'a révélé aucune différence significative au niveau des

prélèvements en azote, phosphore et potassium en fonction des doses testées. Par conséquent, les

prélèvements exposés dans ce mémoire sont une moyenne de tous les traitements testés au champ. Les

crucifères sont de grandes consommatrices d'azote et de potassium, contrairement au phosphore qui

n'est prélevé que dans une proportion de 1/3 par rapport à l'azote et au potassium.

Bien que les résultats présentés dans le cadre de ce mémoire soient le fruit de nombreux essais

réalisés dans un éventail de conditions, il est possible que les doses proposées présentées ne

s'appliquent pas entièrement à tous les champs de crucifères. La présence de sols dégradés implique

une plus grande nécessité de fertiliser afin de permettre aux racines d'accéder plus facilement aux

éléments nutritifs ; dans une telle situation, des pratiques culturales bénéfiques améliorent la qualité de

leurs sols et l'efficacité de la fertilisation. De plus, les régies de production évoluent sans cesse et

peuvent modifier les exigences des cultures. La mise en place d'essais de fertilisation reste la

meilleure démarche pour déterminer les besoins réels en azote, phosphore et potassium en lien avec le

sol, la régie de production et les conditions météorologiques locales.

Par ailleurs, la méthodologie de recommandation actuelle des besoins en azote, phosphore et

potassium présentée dans ce mémoire ne corrige pas la variabilité observée sur les sites

expérimentaux. L'utilisation des méta-analyses, regroupant les essais selon un ou plusieurs facteurs

d'influence et permettant la partition par classes et sous-classes, pondère les résultats de chaque essai

76

par rapport à l'erreur expérimentale ou au coefficient de variation. De plus, le regroupement de tous

les essais dans une même analyse donnerait un estimé plus précis des doses économiques optimales

que l'analyse individuelle des essais. Le traitement des essais de fertilisation par les méta-analyses

pourrait donc permettre une meilleure estimation des besoins en azote, phosphore et potassium des

cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur. Les méta-analyses permettent d'archiver les essais et de

mettre à jour facilement les recommandations avec les résultats de nouveaux essais.

77

Remerciements

Agriculture et Agroalimentaire Canada (CRDH) CDAQ : projets Révision des principes de fertilisation en production maraîchère :

2004-2006 et Fertilisation azotée dans la culture du chou d'entreposage : 2004-2005 Club Agroenvironnemental Route 341 inc. Club Agro-Production Lanaudière inc. Club Agro Protection des Laurentides inc. Cogenor Lanaudière Conseil de Recherche en Sciences Naturelles et en Génie du Canada Consultant privé CORPAQ : projet Engrais granulaires à base de boues (bio-solides) de lisier de porc

pour les cultures maraîchères: nouveaux débouchés : 2004-2005 Dura-club inc. La compagnie de recherche Phytodata inc. MAPAQ Direction de l'environnement et du développement durable MAPAQ Direction régionale de l'Outaouais-Laurentides MAPAQ Direction régionale de la Mauricie MAPAQ Direction régionale de la Montérégie-Ouest MAPAQ Direction régionale de Montréal-Laval-Lanaudière Partenaires privés Producteurs Programme de soutien à l'innovation horticole : projet Essais de fertilisation NPK

dans les cultures de brocoli, carotte, chou et chou-fleur : 2005-2006 Programme de soutien aux essais de fertilisation des cultures maraîchères : projet

Essais de fertilisation K dans les cultures du brocoli, du chou et du chou-fleur en sol minéral : 2008 SynAgri Université Laval

7S

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84

Annexe I: Démarche du calcul des ratios

85

Prix d'une tonne par culture

10 kg/boîte de 16 (source : Jean Coulombe, 2009) Brocoli :

• 22 livres/boîte de 14 ou 18 têtes • Cela revient à 0,625 kg/unité • Par produit croisé, 1000 kg (1 t) donne 1600 unités • Le brocoli = 0,820$ par unité —> moyenne 5 ans (source :CRAAQ) • Donc 1600 unité/t à 0,820$/unité = 1312$/t de brocoli

Chou : 306 $/t de chou selon la référence économique du CRAAQ

Chou-fleur : 35 livres/boîte de 9 ou 12 têtes (source : ferme Alcaro de St-Rémi, 2009) Prix d'une boîte de 12, moyenne de 5 ans = 10,61 $/boîte (source : CRAAQ) Donc 35 livres = 10,61$ 35 livres = 15,91 kg Donc 15,91 kg= 10,61$ Par produit croisé = 667$/t de chou-fleur

Prix d'une unité d'engrais

Azote (27-0-0) :

Année 2006 2007 2008 2009 Moyenne Prix ($/7) 480 480* 557 915 608 *Prix non indiqué dans le CRAAQ —> Estimation sécuritaire. AGDEX 540/855 juin 2009

• 608 $/t de 27-0-0 • 0,608$/kg de 27-0-0

Phosphore (0-46-0) :

Année 2006 2007 2008 2009 Moyenne Prix ($/t) 562 562* 821 1092 759,25 *Prix non indiqué dans le CRAAQ —> Estimation sécuritaire. AGDEX 540/855 juin 2009

• 759 $/t de 0-46-0 forme P205

• 0,759 $/kg de 0-46-0 forme P205

Potassium (0-0-60) :

Année 2006 2007 2008 2009 Moyenne Prix ($/1) 442 442* 599 1173 664 'Prix non indiqué dans le CRAAQ —> Estimation sécuritaire. AGDEX 540/855 juin 2009

• 664 $/t de 0-0-60 forme K20 • 0,664 $/kg de 0-0-60 forme K20

86

Rapport entre le coût unitaire de l'engrais ($ de N, P ou K/kg) et le prix d ' u n e tonne de têtes OU p o m m e ($/t) . (source : Samson et al., 2008)

Brocoli

Azote : 0,608$ /kg N / 1312$/t de brocoli = 0,00046 Phosphore : 0,759$ /kg P / 1312$/t de brocoli = 0,00058 Potassium : 0.664 $ /kg K / 1312$/t de brocoli = 0,00051

Chou

Azote : 0.608$ /kg N / 306$/t de chou = 0,00199 Phosphore : 0.759$ /kg P / 306$/t de chou = 0,00248 Potassium : 0.664 $ /kg K / 306$/t de chou = 0,00217

Chou-fleur

Azote : 0.608$ /kg N / 667$/t de chou-fleur = 0,00091 Phosphore : 0.759$ /kg P / 667$/t de chou-fleur = 0,00113 Potassium : 0.664 $ /kg K / 667$/t de chou-fleur = 0,00100

87

Annexe II: Effet des doses d'azote, de phosphore et de potassium sur les rendements

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