fertigation
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L'IRRIGATION FERTILISANTE
La généralisation de l'irrigation localisée conduit à utiliser des solutions nutritives.
Actuellement, deux approches sont utilisées pour l'établissement de ces solutions.
L'application des conceptions traditionnelles de la fertilisation. Les solutions sont
calculées à partir des besoins de la culture (exportations pertes par lessivage), de l'analyse de
sol ou du substrat, des stades de développement et des conditions climatiques. On aboutit à
une grande diversité de solutions, pouvant varier plusieurs fois au cours de la culture.
Cette méthode s'applique surtout aux cultures sur sol, en serre ou en plein champ,
conduites en irrigation localisée. Pour les légumes feuilles, la fertilisation fractionnée en cours
de culture peut aussi être apportée par aspersion.
La méthode Coïc-Lesaint (INRA), basée sur la mise à la disposition des plantes d'une
solution équilibrée ioniquement et calculée à partir de la composition des végétaux.
Deux solutions ont été mises au point, l'une pour les plantes acidophiles, l’autre pour
les plantes neutrophiles; c’est cette deuxième qui est employée en culture maraîchère. Elle
s'applique aux cultures hors sol ou aux sols considérés comme un simple substrat, sans apport
préalable d'engrais.
Solutions calculées à partir des besoins estimés de la culture
Il est conseillé d'apporter une partie des éléments en fumure de fond. L'irrigation
fertilisante permet d'apporter la fumure d'entretien, qui peut se limiter simplement à des
apports d'azote et de potasse ou inclure également le phosphore, et plus rarement, la magnésie
et le calcium.
1. Intérêt de cette fertilisation
* Aspect technique
L'irrigation fertilisante permet une adéquation des apports à la demande. Elle se révèle
d'autant plus intéressante qu'il s'agit de cultures exigeantes pour lesquelles on réalise déjà en
fertilisation au sol des apports très fractionnés : c'est le cas des cultures légumières (tomates,
concombres, aubergines, poivrons).
L'irrigation fertilisante permet dans tous les cas une meilleure efficience des engrais très
mobiles comme l'azote.
L'irrigation fertilisante est union solution technique et économique à certains cas
particuliers (apport de chélate de fer par exemple).
* Aspect économique
L’irrigation fertilisante est généralement plus coûteuse que la fertilisation classique en
raison.
- des investissements en matériel d'injection
- d'un coût de fonctionnement plus élevé car les engrais solubles sont chers et leur
mise en oeuvre réclame une technicité supérieure.
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Cependant, on peut en attendre une certaine économie de main d’oeuvre et un atout
supplémentaire de rendement et de qualité.
2. Choix d'une solution fertilisante
* Estimation globale des besoins d'une culture
Ces besoins en éléments nutritifs sont connus à partir des analyses d'exportation (Cf.
fiches par espèce). Les conditions de culture et les conditions climatiques peuvent faire varier
ces besoins globaux (lessivage, rétrogradation, ... ).
Ces besoins sont très variables d'une espèce à l'autre, en rapport avec la durée de la
culture et le niveau de rendement de chacune de ces espèces.
* Stades de la plante
Les besoins en azote sont forts en période de croissance, ceux eh phosphore le sont en période
d'initiation florale et de floraison, quant à la potasse, les besoins se situent généralement en
période de fructification.
* influence de la saison et du milieu
Le rapport potasse/azote peut être modifié en fonction de la saison.
En été : K20/N = 1 à 1,2
En hiver : K20/N = 2 à 3
La forme d'azote a aussi son importance. En début de culture et en été, on préférera
des formes riches en azote ammoniacal car la nitrification permettra à la plante de disposer de
tout l'azote apporté. Par contre, en fin de culture et en hiver, quand la nitrification est lente,
l'apport d'azote par l'irrigation devra se faire sous forme nitrique. Néanmoins, la présence des
deux formes, nitrique et ammoniacale, est toujours souhaitable.
3. Nature des éléments fertilisants
L'azote, la potasse et la magnésie sont les éléments les plus utilisés en irrigation fertilisante
car :
les plus solubles (en particulier l'azote)
les plus mobiles dans le sol.
En sol acide, à faible taux de calcaire, le calcium devra être apporté par l'irrigation
fertilisante s'il n'a pas être apporté suffisamment tôt sous forme d'amendement.
En pratique, on apporte l'azote et la potasse en culture légumière et éventuellement la
magnésie (tomate).
L'apport des phosphates exige certaines précautions. Quand on apporte cet élément,
l'acidité de la solution fille doit être suffisante pour éviter un précipité (le pH doit être
inférieur à 6,4).
Si l'eau est calcaire, il est nécessaire d'acidifier :
- en utilisant du phosphate monoammonique (ou un engrais en contenant), qui a pour effet
d'acidifier la solution. C'est la méthode la plus pratique, mais l’acidification peut être
insuffisante.
- en utilisant un acide (nitrique le plus souvent).
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L'apport des phosphates exige des précautions et un coût supplémentaire. Il ne se
justifie que pour les cultures à haute valeur ajoutée ou partielle du phosphore est prévisible
(phosphates de calcium peu solubles).
4. Méthodes d'apport
Il existe deux méthodes :
- Apport continu
Toute eau d'irrigation fertilisée devient ainsi une solution nutritive.
Cette solution est obligatoirement fabriquée par un injecteur proportionnel au débit,
garantissant la constance de la concentration en éléments fertilisants (en pratique 0,5 à 2 g/l)
- Apport fractionné
L’eau d’irrigation est fertilisante lors de certains apports selon une fréquence
déterminée par exemple une fois par semaine. L'apport est réalisé grâce à une pompe doseuse
indépendante du débit.
La fertilisation en continu procure une sécurité d'apport et une facilité accrue
d'automatisation. En revanche, le coût d'investissement est plus élevé. D'autre part, en période
de pluie durable, l’irrigation étant arrêtée, la fertilisation l’est également.
Irrigation fertilisante par aspersion
Cette technique limite les risques de brûlure sur les feuilles dues à l'apport d'engrais
solide en cours de culture. Cette technique est surtout intéressante pour le fractionnement de
la fumure azotée. Cependant, dans des sols très légers, pour des cultures à cycle long (poireau
de printemps) , ou des cultures particulièrement exigeantes en un élément (potasse pour la
carotte) , 1’apport d’une fertilisation plus complète peut se révéler intéressant.
Pour éviter les brûlures sur végétation, la concentration en engrais de l'eau d'irrigation
ne devra pas dépasser :
- 2,5 pour mille pour les engrais azotés
- 5 pour mille pour les autres engrais.
En effet, la salinité des solutions (donc le risque de brûlure) est différente selon la
nature de l'engrais utilisé.
Dans tous les cas, le rinçage à l'eau claire de la végétation pendant 20 minutes après
l'injection d'engrais représente la meilleure garantie contre les brûlures sur la végétation.
La localisation idéale consiste à placer les engrais dans la zone d'enracinement. Cela
signifie que, pour les jeunes plantules au les espèces à enracinement superficiel, l'injection de
l'engrais se fera au cours de la 2ème
moitié de l'irrigation. Inversement, pour des plantes
développées ou à enracinement en profondeur, l'injection d'engrais se situera dans la 1ère
moitié de l'irrigation.
5. Confection de la solution
Principes
On peut soit faire directement la solution nutritive, soit préparer une solution mère qui
sera diluée dans le circuit d'arrosage.
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Le plus généralement, on fabrique une solution mère dont la concentration totale en
sels peut être voisine de 10 kg pour 100 litres (avec des engrais très solubles on peut atteindre
20%).
La concentration sera variable en fonction de la solution finale souhaitée, des sels, du
matériel du système d'irrigation et de distribution utilisés
La solution mère comporte un ou plusieurs engrais; dans ce dernier cas, il faut tenir
compte de leur solubilité (Cf. tableau 10) et de leur compatibilité (Cf. tableau 11).
Fabrication de la solution
La fabrication proprement dite doit être réalisée de la manière suivante; mettre dans un
bac
- de l'eau tempérée (20 à 25°C)
- ajouter de l'acide nitrique, s'il y a lieu pour acidifier,
- ajouter le ou les engrais par petites quantités en brassant.
La quantité d'acide nitrique à utiliser dépend :
- d'une part, de la composition de l'eau et notamment de la teneur en bicarbonate.
Seule l'analyse de l'eau en laboratoire peut déterminer la quantité nécessaire qui peut d'ailleurs
être variable en cours de saison si la composition de l'eau est variable.
- d'autre part, de la quantité de phosphate d'ammoniaque utilisée (Cf. méthode Coïc-
Lesaint p. 106). Il faut 606 ml d'acide nitrique à 38,1, pour compenser l'effet alcalinisant de 1
kg de phosphate di-ammonique (20,5/53).
Solutions "Coïc-Lesaint"
1. Caractéristiques des solutions Coïc-Lesaint
Ce sont des solutions équilibrées ioniquement et c'est le nombre de milliéquivalents
(mé) d'azote qui les définit. On trouve des solutions à 10, 12, 14,4 ou 18 mé/1 d'azote. A
chaque norme correspond un équilibre N, P2O5, K2O. En culture légumière, la norme la plus
utilisée est 14,4 mé/1 d'azote.
Le pH tient compte des exigences des plantes. En culture légumière, c'est la solution à
pH 5,8 dite solution neutrophile, qui est utilisée.
La fabrication de la solution tient compte aussi de la composition de l'eau d'irrigation;
c'est à dire
- de sa teneur en éléments,
- de sa teneur en bicarbonates, qui doivent être décomposes par un acide, car ils sont
toxiques pour les plantes.
2. Teneur en macroéléments
Cette teneur varie selon le nombre de milliéquivalents d'azote contenus dans la
solution.
Le tableau 1 donne la composition en éléments ou en radicaux (exprimée en mé/litre)
des solutions à 10 ; 12 ; 14,4 et 18 mé/litre d'azote.
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Tableau 1 : Solutions nutritives de type "Coïc-Lesaint" pour plantes neutrophiles (en mé/1)
N total 10 12 12 (1) 14,4 18
NO3- 9 10 10,9 12,2 15,8
H2PO4- 1 1,1 1,1 1,1 1,5
HPO4-- - Ou 2,2 - Ou 2,2 Ou 3
SO4-- 1,5 1,5 1,5 1,5 2
Cl-
0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
NH4+ 1 2 1,1 2,2 2,2
K+ 4 4,5 5,2 5,2 6,8
Na+ 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Ca++
4,5 5,2 6,2 6,2 7,8
Mg++
1,5 1,5 2
(1,5 à 3)
2
(1,5 à 3)
2,5
(2 à 3)
Oligoéléments Mêmes quantités pour toutes les solutions
K+
-----------------
Ca++
+ Mg++
0,67
0,67
0,63
0,66
(1) Type 14,4 appauvri en azote
Le tableau 2 donne la quantité, en mg/1, des éléments ou de leur oxyde, pour une solution à
14,4 mé/litre d'azote.
Tableau 2 : Exemple de solution nutritive "Coïc-Lesaint" à 14,4 mé/1 d'azote, pour plantes
neutrophiles
Ions Milliéquivalent par
litre (mé/l)
Eléments Quantités d’éléments ou de
son oxyde mg/l
- Macro-éléments
NO3- 12,2 N 170 ,8 )
} 201,6
NH4+ 2,2 N 30,8 )
HPO4-- 2,2 P 34,1 (P2O5 78,1)
K+ 5,2 K 202,8 (K2O 144,4)
Ca++
6,2 Ca 124 (CaO 173,6)
Mg++
1,5 à 3 Mg 18 à 36 (MgO 30 à 60)
SO4-- 1,5 S
- Rapport entre les quantités exprimées en mg/l d’éléments fertilisants
Equilibre N.P2O5. K2O : 1.0,4.1,2
K2O K2O
--------- = 1,2 ------------------- = 1 à 1,2
N CaO + MgO
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3- Teneur en oligoéléments
Elle est constante pour les différentes solutions à 10 ; 12 ; 14,4 ou 18. On utilise pour
10 m3 de solution nutritive les quantités suivantes :
- molybdate d'ammonium : 0,5 g
- acide borique : 15 g
- sulfate de manganèse : 20 à 50 g
- sulfate de zinc : 10 g
- sulfate de cuivre : 2,5 g
Pour le fer, 6 chélates sont utilisés actuellement :
- EDDHA : utilisable de pH 3,0 à pH 9,0. Ce produit étant modifié par les ultraviolets, il
doit être conservé à l'abri de la lumière. A pH inférieur à 3,0, la couleur de la
solution passe du rouge brique au jaune :
- EDDHMA : même pH que EDDHA;
- HEDTA : utilisable de pH 3,0 à pH 7,8;
- DTPA : utilisable de pH 3,0 à pH 7,0;
- EDTA : utilisable de pH 3,0 à pH 6,5;
- TMHBED : mêmes utilisations que EDDHA.
Ces chélates sont vendus sous différentes formes commerciales (tableau 3).
Tableau 3 : Les chélates de Fer
Forme de chélate Nom commercial Teneur en métal voisine de
EDDHA Plantin fer 600
Sequestrêne 138
Fe Masquolate fer 6
Ferlate 170 (17% de chélate de fer)
Rexène 244 Fe
Plantin fer 180 L
6 %
5,9 %
6 %
7 %
1,8 %
EDDHMA Verofer express
Ferlate 500
6,5 %
6 %
HEDTA Algo fer HEDTA 2 %
DTPA Masquolate DTPA Fe liquide
Nutralite "DTPA" fer liquide
Sequestrène 330 Fe
2 %
2,2 %
9 %
EDTA Chelonia liquide
Hormofer EDTA liquide
Masqualate EDTA liquide
Fetrilon 13
Ferro 8 liquide
1,8 %
2,2 %
2,3 %
13 %
8 %
TMHBED HAMPIRON 896 6 %
Dose d'emploi : la teneur en fer de la solution nutritive doit se situer entre 0,6 et 2
mg/1, soit 6 à 20 g/10 m3
En cas de symptôme de chlorose ferrique, vérifier le pH de la solution mère contenant
le chélate de fer :
- si le pH est inférieur à 3,0 il faut refaire la solution;
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- si le pH est correct, en fonction de l'échelle d'utilisation du chélate concerné, on
augmente la dose jusqu'à la doubler.
- Certains engrais liquides du commerce contiennent un chélate de fer stable à
pH=1,0.
On trouve des solutions d'oligoéléments dans le commerce. Ces solutions sont de deux
types :
- des solutions contenant tous les oligoéléments, c'est le cas de : Kanieltra (le fer est
sous forme de EDTA), Microcomplexe liquide Algochimie (fer sous forme de
EDTA);
- des solutions contenant tous les oligoéléments sauf le fer, c'est le cas de :
* Oligonia;
* Plantiol;
* Oligo-éléments poudre Algochimie.
4. Démarche à suivre pour la fabrication des solutions "Coïc-Lesaint"
La fabrication de la solution se fait à partir des résultats de l'analyse de l'eau et elle
consiste à réajuster aux normes choisies à partir de deux opérations.
Apport d'acide
L'apport d'acide a pour objectif :
- premièrement, de décomposer les bicarbonates contenus dans l'eau; par exemples l'acide
nitrique transforme le bicarbonate de calcium Ca (HCO3)2 en nitrate de calcium Ca (NO3)2;
- deuxièmement, de compenser l'effet alcalinisant du phosphate di-ammonique.
On peut aussi utiliser :
- de l'acide sulfurique (Cf. tableau 4) pour décomposer les bicarbonates,
- de l'acide phosphorique ou sulfurique (Cf. tableau 4) pour compenser l'effet alcalinisant du
phosphate di-ammonique.
Dans la méthode Coïc-Lesaint, c’est 1’acide nitrique qui est préconisé (Cf. tableau 8)
pour décomposer les bicarbonates et pour compenser 1’effet alcalinisant du phosphate di-
ammonique.
Tableau 4 : Acide orthophosphorique et sulfurique
- Acide orthophosphorique H2PO4
Densité H2PO4 en %
1,58
1,70
(n'est pas utilisé dans la pratique)
75
85
- Acide sulfurique H2SO4
Densité H2SO4 en %
1,83 84
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Apport des éléments manquants ou insuffisants
On distingue l'apport des oligoéléments dont la quantité est généralement
indépendante de la composition de l'eau et les autres éléments, dont l'apport varie avec la
teneur de l'eau.
Les eaux de récupération de toiture de serre sont cependant riches en zinc et certaines
eaux sont riches naturellement par exemple en bore.
Le laboratoire qui fait l'analyse de l'eau donne en principe les quantités d'acide nitrique
et de macroéléments nécessaires à la confection de la solution. Cependant, nous avons cru bon
de donner les mécanismes de ces calculs à titre d'information. On peut néanmoins se reporter
directement au paragraphe "confection des solutions".
5. Base de calcul des solutions "Coïc-Lesaint"
L'une des difficultés du calcul des solutions Coïc-Lesaint vient du fait qu'elles sont
exprimées en milliéquivalents par litre (mé/1) et qu’il faut passer de l'équivalent gramme ou
de l'équivalent milligramme, unités utilisées par lez chimistes et les physiologistes, aux
grammes et milligrammes, unités utilisées par les producteurs, les techniciens et les
commerçants.
Ce qui suit a pour objectif de fournir les données nécessaires pour passer d'une unité à
l'autre, afin de calculer une solution nutritive, de la faire varier et de la fabriquer.
Définitions de quelques termes
- Masse atomique ou masse molaire : c'est la masse de 6,02 1023
atomes ou molécules. On
l'exprime en grammes.
- Equivalent gramme (é) : c'est le quotient de la masse atomique ou de la masse molaire d'un
élément ou d'un radical par sa valence.
Le milliéquivalent (mé) est la millième partie de l'équivalent gramme.
- Valence : c'est le nombre d'élections qu'un atome ou un radical est capable de perdre ou de
gagner lorsqu'il est associé à un autre atome ou radical pour former un composé chimique
donné. Elle est symbolisée par les signes - ou + ; le nombre de signes qui suit le radical
indique la valence.
Exemples : N03- et K
+ sont monovalents; ; S04
-- et Ca
++ sont bivalents.
Dans le cas des solutions fertilisantes, le phosphore est rarement utilisé sous forme PO4---
trivalent, mais sous la forme H2PO4- monovalent et HPO4
-- bivalent.
Correspondance entre les équivalents grammes et les éléments fertilisants
Dans les solutions nutritives, on exprime la concentration en éléments :
- soit en équivalents grammes par m3 de solution (é/m
3) ou en milliéquivalents par
litre (mé/1);
- soit en grammes par m3 (g/m
3) ou en milligrammes par litre (mg/l).
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Les tableaux 5 et 6 présentent les correspondances entre les valeurs en poids et en
équivalent gramme pour les principaux éléments utilisés en irrigation fertilisante.
Tableau 5 : Exemples de correspondances entre les milliéquivalents et les éléments fertilisants
Milliéquivalents Correspondance
en milligrammes
Correspondance
en éléments fertilisants
1 mé- NH4+
1 mé NO3-
1 mé H.2PO4-
1 mé HPO4--
1 mé SO4--
1 mé K+
1 mé Ca++
1 mé Mg++
18 mg NH4+
62 mg NO3-
97 mg H2PO4-
48 mg HPO4--
48 mg SO4--
39 mg K++
20 mg Ca++
12 mg Mg++
14 mg N
14 mg N
71 mg P2O5
35,5 mg P2O5
16 mg S
47 mg K2O
28 mg CaO
20 mg MgO
Tableau 6 : Quantités d'engrais nécessaires, en grammes au milligrammes pour apporter un
équivalent (à) ou un milliéquivalent (mé) d'un élément Nom du produit Formule chimique Masse
Molair
e
Poids de produit
(en gramme ou en milligramme pour apporter un équivalent (é) ou un milliéquivalent
(mé) d’un élément
NO3+ HPO4
-- H2PO4- SO4
- NH4+ K+ Ca++ Mg++
Nitrate d'ammonium
Acide nitrique par
Nitrate de potassium
Nitrate de calcium anhydre
Nitrate de chaux engrais courant
Nitrate de calcium cristallisé
Nitrate de magnésium
Acide phosphorique pur
Phosphate mono ammonique
Phosphate diammonique
Phosphate monopotassique
Bicarbonate de potassium
Sulfate de potassium
Sulfate d'ammonium
Sulfate de magnésium
Sulfate de magnésium anhydre
NH4NO3
HNO3
KNO3
Ca(NO3)
Ca(NO3)2-4H2O
Mg(NO3)2-6H2O
H3P04
NH4H2PO4
(NH4)2HPO4
KH2PO4
KHCO3
K2SO4
(NH4)2SO4
MgSO4-7H2O
Mg S04
80
63
101
164
(1)
236
256
98
115
132
136
100
174
132
246
120
80
63
101
82
98
118
128
66
98
115
136
87
66
123
60
80
115
66
66
101
136
100
87
82
98
118
128
123
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(1) La masse molaire ne peut pas être donnée avec précision car le produit commercial contient quelques autres sels.
Dosage des principaux engrais solubles
Le tableau 7 présente pour les principaux engrais solubles le dosage en éléments (azote
nitrique et ammoniacal, éléments simples et oxydes).
Tableau 7 : Principaux engrais solubles - Dosages en pourcentage du poids
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N nitr
N Ammo.
P P2O5
K K2O
Mg MgO Ca CaO S SO4
Nitrate d'ammonium 34,5%
Ammonitrate 33 %
Sulfate d'ammoniaque 21 %
Nitrate de calcium
anhydre Nitrate de chaux engrais
courant
Nitrate de chaux cristallisé
Nitrate de magnésie
Nitrate de Potasse Phosphate
monoammonique
Phosphate dianunonique Phosphate
monapotassique
Bicarbonate de potasse Sulfate de potasse
Sulfate de Magnésie
16%
17,25 16,5
-
17,1 14,5
11,8 10,9
13
17,25 16,5
21
- 1
12 20,5
26,2 23
22
60 53
51
38
28
38 41
46
34
46 50
9,5
9,8
15,7
16
23,8 21,8*
16
33,6 30,8*
23
24
17
12
72
51
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* Teneur très légèrement variable en plus ou en moins
5. Calcul de la composition d'une solution à 14,4 mé/1 d'azote à partir d'un cas concret
Soit une eau de forage de la Crau (Bouches-du-Rhône) ; cette eau a les caractéristiques
suivantes, données par le laboratoire :
pH 7,0
K+ 0,1 mé/1 d'eau
Na+ 0,75 „ „
Ca++
6,8 „ „
Mg++
0,5 „ „
S04--
2,6 „ „
N03- 1,45 „ „
Le laboratoire donne également la quantité d'acide nitrique exprimée en mé, pour
ramener le pH de 1'eau à la norme de la méthode Coïc-Lesaint, soit pH 5,8. Dans ce cas
particulier, il faut 3 mé d'acide nitrique par litre d'eau, ou 3 équivalents/m3.
Nous avons donc déjà dit que cet apport a pour but de décomposer le bicarbonate de
calcium contenu dans l'eau, dont la présence est nocive pour les plantes.
Rectification du pH
* Rectification du pH de l'eau
Elle se fait avec de l’acide nitrique du commerce. Plusieurs concentrations sont proposées (Cf.
tableau 8).
Tableau 8. Acide nitrique (HNO3)
Baumé Densité
à 20°C
HNO3
en % du poids
Volume correspondant à
l'équivalent (en ml)
Facteur de multiplication
(facteurs X)
22,1 1,18 30 178 2
11
36
38
38,1
38,5
39,3
40
40,7
41,5
42, 2
1,33
1,355
1,356
1,361
1,372
1,38
1,39
1,40
1,41
53,5
57,9
58
59
61
62,5
65
67
69
89
80,4
80
78,5
75
73
70
67
64,6
1
0,905
0,90
0,885
0,85
0,82
0,79
0,755
0,73
N.B. : Si le laboratoire indique la quantité d'acide nitrique nécessaire en acide nitrique de densité 1,33 et que l'on
dispose d'acide nitrique 1,40, la colonne "facteur X" permet de calculer le volume correspondant, pour une
densité de 1,40, en multipliant la quantité conseillée en densité 1,33 par 0,755.
Dans notre cas, pour apporter 3 équivalents/m3 d'eau d'arrosage, avec par exemple, de
l'acide nitrique à 38,1° Baumé, le tableau 8 nous indique la densité, la concentration et le
volume correspondant à un équivalent, on fait le calcul suivant :
80 ml (ou cc) x 3 = 240 ml (ou cc) ou 0,24 l.
Rectification de l'effet alcalinisant des apports de phosphate diammonique dans les
solutions nutritives
Dans la méthode Coïc-Lesaint, il est utilisé une norme constante : 1mé d'acide nitrique
est apporté pour 2,2 mé de phosphate diammonique (NH4)2 HPO4.
Si, par exemple, on utilise de l'acide nitrique à 38,1° Baumé, il faudra, pour 1m3 d’eau,
auquel on aura ajouté 2,2 équivalents de phosphate diammonique : 80 x 1 = 80 ml d'acide
nitrique.
Lorsqu'on utilise du phosphate monopotassique ou monoammonique, on ne prévoit
pas d'apport d'acide pour compenser l'effet alcalinisant des phosphates.
Quantité totale d'acide nitrique à apporter
Cette quantité est la somme de celles nécessaires pour décomposer les bicarbonates et
pour compenser l'effet alcalinisant du phosphate diammonique, soit, dans notre exemple:
240 ml + 80 ml = 320 ml/m3 de solution nutritive.
Calcul des quantités d'éléments à apporter
C'est la différence entre les éléments contenus dans l'eau, mesurés par analyse et ceux
définis par la Norme des solutions "Coïc-Lesaint".
Tableau 9 : Quantités d'éléments à apporter (pour le cas étudié)
Norme en mé/1 Analyse eau en mé/1 A ajouter en mé/1
N nitrique (NO3) 12,2 1,45 10,75
N ammoniacal (NH4) 2,2 0,00 2,20
K 5,2 0,10 5,10
Ca 6,2 6,80 0,00
Mg 1,5 0,50 1,00
Na 0,2 0,75 0,00
HPO4 2,2 0,00 2,20
SO4 1,5 2,60 0,00
12
Dans la pratique, il est souvent difficile d'obtenir une solution répondant strictement
aux normes. Il convient cependant de respecter rigoureusement :
1. La rectification du pH de l'eau et la compensation, dans le cas de son emploi, de l’action
alcalinisante du phosphate diammonique.
2. Les équilibres NO3- et NH4
+; par exemple NO3
- = 12,2 mé/1 et NH4
+ = 2,2 mé/1 dans le
cas d'une solution à 14,4 mé/1 d'azote.
3. La teneur en phosphore indiquée par la norme en tenant compte de la nature des ions, soit
par exemple 3,3 mé/1 de PO4---
ou 2,2 mé/1 de HPO4--
ou 1,1 mé/1 de H2PO4-
Ces points étant respectés, on admet pour Ca++
, K+, Mg
++ une fluctuation autour de la norme.
Mme Lesaint (INRA Versailles) recommande comme norme l'équilibre en mé :
Ca++
+ K+ + Mg
++
47,6% + 39,6% + 12,8% = 100%
Mme Blanc (INRA d'Antibes) précise, pour la tomate, que le rapport :
K+
---------------- exprimé en mé doit être compris entre 0,5 et 1.
Ca++
+ Mg++
Au-delà de 1, on risque la nécrose apicale des fruits, en dessous de 0,5 on risque des défauts
de coloration.
Transformation de ces quantités en engrais
. Azote nitrique
Il est apporté sous forme d'acide nitrique et d'ions NO3 des nitrates (exemple : nitrate de
potasse).
Dans l'exemple, pour 1 litre de solution nutritive :
• l'eau contient 1,45 mé
• la rectification du pH apporte 3,00 mé
• la compensation phosphate apporte 1,00 mé
-----------
5,45 mé d'NO3
Il reste donc à apporter 6,75 mé d'azote nitrique. La quantité de calcium contenue dans
l'eau étant supérieure à la norme, il est exclu d'apporter de l'azote sous forme de nitrate de
chaux; les nitrates possibles sont : le nitrate de potasse et le nitrate de magnésie.
Le tableau 9 indique qu'il faut ajouter 1 mé de magnésium, qui sera apporté sous forme
de nitrate de magnésie, soit, d'après le tableau 6, 128 mg de nitrate de magnésie du commerce.
13
Il reste donc à ajouter à la solution, sous forme de nitrate de potasse :
6,75 mé - (ce qui vient d'être apporté) = 5,75 mé,
correspondant à 5,75 x 14 = 80,5 mg d'azote,
soit 619 mg de nitrate de potasse.
Ainsi, on apportera la totalité de l'azote nitrique, la totalité du magnésium et 5,75 mé
de potassium, soit un peu plus que la norme, qui est de 5,2.
. Azote ammoniacal
Il est apporté sous forme de phosphate d'ammoniaque.
Dans l'exemple, l'eau ne contient pas d'azote ammoniacal, il faut donc apporter 2,2 mé.
D'après le tableau 6, 2,2 mé d'azote sont apportés par 66 x 2,2 = 145,2 mg de phosphate
diammonique; soit, 150 mg d'engrais du commerce 20,5-53 contenant les 2,2 x 14 = 30,8 mg
d'azote désirés.
Récapitulatif
Outre les oligoéléments indiqués p. 6, il faut apporter, par m3
de l'eau étudiée :
- 320 ml d'acide nitrique à 38,1° Baumé,
- 128 g de nitrate de magnésie,
- 619 g de nitrate de potasse,
- 150 g de phosphate diammonique 20,5-53.
Observations
Dans cet exemple, l'analyse indique une quantité de 2,60 mé de SO4, soit plus que la
norme. Dans le cas où la quantité de sulfate est nulle ou inférieure à la norme, on l'apportera
sous forme de sulfate de magnésie ou de sulfate de potasse.
6. Confection des solutions "Coïc-Lesaint"
Deux cas sont à envisager :
1. Fabrication de la solution nutritive prête à l'emploi.
2. Fabrication de la solution concentrée, dite solution mère.
Attention! Ne jamais verser d'eau ou d'engrais dans de l'acide nitrique concentré, mais verser
d'abord l'acide dans l'eau.
Fabrication de la solution nutritive prête à l'emploi
Après avoir fait les calculs nécessaires, par exemple pour 10 m3 de solution, on opère comme
suit :
14
1. On remplit à moitié la cuve, ou le bac, d'eau
2. On ajoute la quantité d'acide nitrique nécessaire
3. Avant de les verser dans le bac, on dissout séparément les engrais dans de l'eau à
environ 25°C, en tenant compte de leur solubilité (Cf. tableau 10); il en est de
même pour les oligoéléments, lorsqu'ils sont apportés sous forme de produits
pulvérulents ou cristallisés.
4. On verse engrais et oligoéléments (prêts à l'emploi) dans la cuve ou le bac.
5. on complète avec de l'eau.
Principes de fabrication des solutions mères
Trois principes président à l'élaboration des solutions:
* La solubilité : on choisit des engrais les plus solubles possibles (tableau 10).
Tableau 10.: Solubilité de divers engrais dans 100 litres d'eau
Engrais En Kg de produit En unités fertilisantes à 20 °C
à 0° à 20°C N P2O5 K2O MgO
Ammonitrate (haut dosage)
Bicarbonate de potasse
Chlorure de potassium
Nitrate de chaux
Nitrate de magnésie
Nitrate de potasse
Nitrate de soude
Phosphate monoammonique
Phosphate diammonique
Phosphate monopotassique
Sulfate d'ammoniaque
Sulfate de magnésie 16%
Sulfate de potasse
Urée
118,3
27,6
102
13,3
73
23
43
14
70,6
60
7,4
66,7
192
33
34
122
279
131,6
88
37
66,1
23
75
71
11,1
103,3
64, 4
18,3
30,4
4
14,1
4,4
11,8
14,6
46,4
22,2
31,7
11,9
15 20,4
13, 6
7,8
5,3
43,8
11,4
. La compatibilité (Cf. tableau 11)
Il n'est pas possible de mélanger dans une faible quantité d'eau des phosphates et
certains sulfates avec des engrais contenant du calcium, ou en milieu alcalin des engrais
contenant du magnésium.
Tableau 11. : Engrais pouvant être ou non mélangés en solution mère
15
Sulfate
d’ammoniaque
Nitrate
de chaux
Nitrate de
soude
Nitrate de
potasse
Sulfate de
potasse
Sulfate de
magnésium
Sulfate
Nitrate de chaux
Nitrate de potasse
Sulfate de potasse
Sulfate de magnésium
Phosphate d'ammoniaque
-
Non
Oui
Oui
Oui
Non
Non
-
Oui
Non
Non
Non
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
-
Oui
Oui
Oui
Oui
Non
Oui
-
Oui
Oui
Oui
Non
Oui
Oui
-
Oui (1)
(1) Attention ! Ces engrais ne sont mélangeables ni à sec ni en milieu alcalin
La teneur en calcium et en magnésium de l'eau
Il n'est pas non plus possible de dissoudre une grande quantité de phosphates ou de
sulfates dans une eau très riche en calcium ou en magnésium, sans l'avoir préalablement
acidifiée.
Choix des produits.
On recherche des engrais à taux de pureté le plus élevé possible, mais surtout faciles à
dissoudre (engrais cristallisés).
- Pour les phosphates, on utilise de préférence :
Le phosphate monoammonique (12-60).
Le phosphate monopotassique (51,6-34,2),
Le phosphate diammonique (20,5-5,3).
- Pour l’ammonitrate de préférence des fabrications françaises plus pures (nitrate
d'ammoniaque 34,5%).
- Pour le nitrate de potasse : Le 13-46 cristallisé.
- Pour le sulfate de magnésie : Le 16% ou 33% (sulfate de magnésie anhydre)
- Pour l'acide nitrique (tableau 8).
- Pour l'acide phosphorique (tableau 4).
Confection de la solution mère
Pour obtenir 10 m3 de solution nutritive, on prépare deux bacs de 50 litres de solutions mères,
contenant la quantité d'éléments donnée par le calcul et on opère comme suit :
- Dans le bac n°1, on met obligatoirement dans cet ordre:
de l'eau (environ 20 litres),
de l'acide nitrique, pour compenser l'effet alcalinisant du phosphate
diammonique et corriger le pH de l'eau de la solution nutritive,
le phosphate, sous une ou plusieurs formes, préalablement dissous dans 10
litres d'eau à environ 25°C.
Ce bac contient tout ou partie de l'azote, du potassium, du magnésium, qui
peuvent être apportés sous forme sulfate, nitrate, phosphate, ammonitrate,
préalablement dissous dans de l'eau à 25°C.
LE CALCIUM NE DOIT JAMAIS ETRE APPORTE DANS CE BAC,
enfin, on y met tous les oligoéléments, sauf les chélates de fer,
on ajoute, l'eau nécessaire pour arriver à 50 litres et on agite pour
homogénéiser.
Le pH de cette solution mère est inférieur à 2,0.
16
- Dans le bac n°2 : On met obligatoirement dans cet ordre :
* de l'eau (environ 20 litres),
* de l'acide nitrique, pour corriger le pH de l'eau de la solution mère,
* le calcium, sous forme de nitrate de chaux ou nitrate de chaux et de
magnésie, préalablement dissous dans 10 à 15 litres d'eau à environ 250c,
* le chélate de fer, éventuellement préalablement dissous,
* ce bac peut facultativement contenir tout ou une partie du potassium, sous
forme obligatoire de nitrate de potasse préalablement dissous, tout ou une
partie du magnésium, sous forme obligatoire de nitrate de magnésie
préalablement dissous, une partie de l'azote sous forme de nitrate ou
d'ammonitrate préalablement dissous,
* on ajoute l'eau nécessaire pour arriver à 50 litres et on agite pour
homogénéiser.
Le pH de cette solution mère est compris entre 4,0 et 6,0.
Ces solutions mères sont injectées à 5‰ (1/200) dans l'eau d'arrosage, qui devient
alors la solution nutritive (solution fille) dont le pH est alors voisin de 5,8.
- Application à l'exemple que nous avons calculé:
On mettra, dans un bac de 50 litres, appelé bac 1, dans l'ordre suivant :
20 litres d’eau,
3,190 litres d'acide nitrique titrant 38,1° Baumé,
1,500 kg de phosphate diammonique préalablement dissous dans 10 litres
d'eau à 25°C.
la solution mère d'oligoéléments, sauf le fer,
on complète à 50 litres d'eau.
Dans le deuxième bac de 50 litres, on dissout dans 25 litres d'eau tiède:
- 10 ml d'acide nitrique,
- 6,190 kg de nitrate de potasse,
- 1,280 kg de nitrate de magnésie,
- et, par exemple, 300 ml de masquolate de fer liquide ou 100 g de séquestrène
138 Fe, préalablement dissous dans de l'eau à 25°C,
- on complète à 50 litres d'eau.
7. Adaptation à des cas particuliers
Les normes indiquées peuvent fluctuer en fonction de la qualité des eaux et des
exigences propres à certaines plantes.
Problèmes liés à la qualité des eaux
- Variation de la teneur en bicarbonates des eaux
1er
cas : Si l'on est approvisionné par une eau variant peu ou pas, ou à variation lente et
connue, en carbonates et bicarbonates, on utilise 2 bacs décrits au tableau 12.
2ème
cas : Si l'on est approvisionné par une eau variant rapidement ou fréquemment en
carbonates et bicarbonates, donc difficilement contrôlable, il faut 3 bacs (tableau 13).
17
Tableau 12 : Eau d'une qualité régulière - 2 bacs
Bac n°1 – pH < 2,0 Bac n°2 – pH < 6,0
- Eau
- Acide nitrique
(compensation de l'effet alcalinisant des
phosphates et correction du pH de la
solution nutritive)
- Phosphates
- Nitrate de potasse, nitrate de magnésie
- Sulfates de magnésie, d'ammoniaque, de
potasse
- Oligoéléments (sauf chélates de fer)
Jamais de calcium
- Eau
- Acide nitrique (pour corriger le pH de l'eau
de la solution mère)
- Magnésium, sous forme de nitrate
- Calcium, sous forme de nitrate
- Nitrate de potasse
- Chélates de fer et éventuellement les autres
oligoéléments
Tableau 13 : Le pH de l'eau est variable - 3 bacs
Bac n°1
pH < 2,0 Bac n°2
6,0 < pH < 7,0 Bac n°3
pH < 2,0
. Eau
. Acide nitrique compensation
de l'effet alcalinisant des
phosphates)
. Phosphates
. Nitrates de potasse.
. Sulfates
. Oligo-éléments (1)
Jamais de calcium
. Eau
. Acide nitrique
(pour corriger l'eau de la
solution mère)
. Magnésium calcium
. Nitrate de potasse
. Chélates de fer et
éventuellement les autres
oligoéléments
. Eau
. Acide nitrique dilué
(rectification du pH de l'eau)
A asservir à un pH-mètre de
commande à partir du contrôle
de la solution fille
(1) Si le pH est inférieur à 3, on ne peut pas mettre dans ce bac de chélates de fer.
Dans la pratique, les équipements proposés par les constructeurs conduisent presque
toujours à utiliser un bac d'acide dilué indépendant des autres solutions mères et asservi à un
pH mètre.
. Eaux acides (pH < 5,5)
Dans le cas d'eaux acide, on injecte une solution de bicarbonate de potassium, dans un
bac n°3, asservie à un pH mètre de commande à partir du contrôle de la solution fille.
. Eaux trop riches en calcium
18
Un dépassement important en calcium (200 mg/1 de Ca) oblige à dépasser la norme en
potassium et en magnésium pour respecter l'équilibre entre ces éléments. Dans le cas d'un
système ou on ne recycle pas la solution, c'est à dire d'un système à solution perdue, on ne
réajuste pas l'équilibre entre les éléments mais on augmente la quantité de solution drainée.
. Eaux ou la quantité d'ions Mg++
est très supérieure à la norme (> 4 mé/1)
Comme pour le dépassement en calcium, on est obligé de dépasser également la norme
en potassium et calcium pour respecter l'équilibre entre ces éléments ou, comme
précédemment, si on se trouve dans le cas d'un système à solution perdue, on ne réajuste pas
l'équilibre entre les l'éléments mais on augmente les quantités de drainage en arrosant en
excès.
. Eaux où la quantité d'ion SO--
est supérieure à la norme
On apporte le magnésium sous forme de nitrate.
. Eaux très riches en fer
Il s'agit de fer ferreux pouvant être dissous dans les eaux acides. Il peut former des
dépôts bruns dans les goutteurs, et les obstruer, et aussi des gels dans les filtres. On peut avoir
des dépôts à partir d'une concentration de 1 ppm de fer.
Pour l'éliminer, il faut oxyder le fer ferreux en fer ferrique qui précipite et que l'on
arrête par un filtre, à sable de préférence.
L'oxydation peut être faite par de l'oxygène mais ceci est coûteux. Il est préférable
d'oxyder le fer avec du permanganate de potasse. L'injection doit se faire à 0,6 ppm de
permanganate pour 1 ppm de fer en permanence et avant un filtre à sable. Le traitement d'une
eau ferrugineuse est donc assez contraignant.
Modification de la solution en cours de culture
Les modifications sont motivées par des variations d'absorption des plantes, dues aux
stades physiologiques ou au climat, qui s’expriment par des différences importantes entre la
conductivité de la solution nutritive et la conductivité des eaux de drainage ou de la solution
prélevée dans le substrat.
. Quand faut-il intervenir?
Lorsqu'on observe un écart continu, croissant ou décroissant, pendant deux ou trois
jours.
. Comment intervenir? On distingue deux cas :
- Cas d'un écart faible (inférieur ou égal à plus ou moins 0,5 mS).
On fait varier la quantité des solutions mères injectée, à condition, d'une part que le
matériel le permette, et d'autre part en veillant à ce que l'abaissement des teneurs en
oligoéléments, et en particulier le fer, n'induisent pas de carence.
- Cas d'un écart important ou de matériel ne permettant pas de faire varier la
concentration ou d'eau riche en certains éléments (calcium, nitrates, sulfates, …) on change
les solutions mères.
Utilisation d'engrais du commerce prêt à l'emploi
On trouve dans le commerce des engrais complexes, solides ou liquides, pouvant être
utilisés pour préparer des solutions du type Coïc-Lesaint, en faisant intervenir des corrections
liées à la composition de l'eau.
19
Il est nécessaire de s'assurer que la solution nutritive aux goutteurs est conforme à ce
qui a été prévu; pour cela, on vérifie:
. Le pH : il doit être voisin de 5,8.
. La concentration : la concentration de la solution nutritive est la somme des
éléments contenus dans l'eau et les engrais qu'on y a apportés. Elle s'exprime en g au en mg de
sels par litre. On la calcule en utilisant l'équation suivante
Q = CE x 0,8 à 0,9
Q = quantité de sels en gramme par litre
CE = conductivité électrique en mS/cm
0,8 à 0,9 = coefficient variant selon les sels.
Les solutions utilisées ont généralement des conductivités' voisines de 1,5 à 2,5
mS/cm.
La vérification se fait selon deux méthodes :
- 1ère
méthode : Elle consiste à comparer la conductivité mesurée aux goutteurs à la
conductivité théorique de la solution. Les deux conductivités doivent être sensiblement égales,
sinon il y a une erreur.
La conductivité théorique est calculée à partir de la formule
Q
CE = -------------
0,8 à 0,9
Q, exprimé en gramme de sels par litre, est la somme de la quantité de sels contenus dans
l'eau donnée par l'analyse, plus celle fournie par les engrais, y compris l'acide nitrique.
La conductivité aux goutteurs est mesurée sur un échantillon.
- 2ème méthode : C'est en fait la plus fiable. On mesure là conductivité électrique de
l'eau qui sert à la fabrication des solutions, puis celle de la solution aux goutteurs et on
multiplie la différence des deux mesures par 0,8 à 0,9; ce qui donne la quantité théorique
d'engrais apportée y compris l'acide nitrique. On compare le résultat à la quantité d'engrais
apportée y compris l'acide nitrique.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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Genèse Expansion n' 39 (13-12), 1987.
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Doc : Tech. de la SCPA, n- 7, 2ùnie trim. 75.
Coïc (Y.) et Lesaint (C.), Variation de l'optimum de concentration d'une solution nutritive en
fonction d’hétérosis et de la saison de culture, C.R. Acad. Agri. de France, n° 13,
1978.
Commission des techniciens de développement du Sud-Est, avec la participation de Mr. Pnine
(CNABRL) , rédacteurs -MM. Musard (M), Thicoipe (J.P.). Dupuy (M.), Zuang
(H.), Projet de note technique sur l'irrigation fertilisante INVUFLEC, avril 1979.
Hilario (J.P.), observations pratiques sur la conduite de l'irrigation localisée par goutte à
goutte, 1979.
Lesaint (C.), Comment calculer une formule de solution nutritive pour une eau naturelle de
normes moyennes, INRA, note technique.
20
Musard (M.), Conduite de l'irrigation fertilisante localisée sous serre. C.R. Journée Irrigation
Localisée, 1/4/80, Cabannes (Bouches-du-Rhône).
Thicoipe (J.P). Conduite de l’irrigation localisée fertilisante INVUFLEC, note de
vulgarisation, 20/2/79.
Zuang (H.), Musard (M.), Brochure cultures Légumières sur substrats, Ctifl, 1986.