FERTIGATION

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 l’autre pour  les plantes neutrophiles; c’est 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 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’ 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 1 ère 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 CoïcLesaint 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, P 2O5, K 2O. 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  NO3H2PO4HPO4-SO4-Cl NH4+ K +  Na+ Ca++ Mg++

10

12

12 (1)

14,4

18

9 1 1,5 0,2 1 4 0,2 4,5 1,5

10 1,1 Ou 2,2 1,5 0,2 2 4,5 0,2 5,2 1,5

10,9 1,1 1,5 0,2 1,1 5,2 0,2 6,2 2 (1,5 à 3)

12,2 1,1 Ou 2,2 1,5 0,2 2,2 5,2 0,2 6,2 2 (1,5 à 3)

15,8 1,5 Ou 3 2 0,2 2,2 6,8 0,2 7,8 2,5 (2 à 3)

Oligoéléments K + ----------------Ca++ + Mg++

Mêmes quantités pour toutes les solutions 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 Milliéquivalent par  Eléments Quantités d’éléments ou de Ions litre (mé/l) son oxyde mg/l - Macro-éléments  NO3 NH4+ HPO4-K + Ca++ Mg++ SO4--

12,2

N

2,2 2,2 5,2 6,2 1,5 à 3 1,5

N P K Ca Mg S

170 ,8 ) } 201,6 30,8 ) 34,1 (P2O5 78,1) 202,8 (K 2O 144,4) 124 (CaO 173,6) 18 à 36 (MgO 30 à 60)

- Rapport entre les quantités exprimées en mg/l d’éléments fertilisants Equilibre N.P2O5. K 2O : 1.0,4.1,2 K 2O --------- = 1,2  N

K 2O ------------------- = 1 à 1,2 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 m 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 3

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

EDDHA

Plantin fer 600 Sequestrêne 138 Fe Masquolate fer 6 Ferlate 170 (17% de chélate de fer) Rexène 244 Fe Plantin fer 180 L Verofer express Ferlate 500 Algo fer HEDTA Masquolate DTPA Fe liquide  Nutralite "DTPA" fer liquide Sequestrène 330 Fe Chelonia liquide Hormofer EDTA liquide Masqualate EDTA liquide Fetrilon 13 Ferro 8 liquide HAMPIRON 896

EDDHMA HEDTA DTPA

EDTA

TMHBED

Teneur en métal voisine de 6% 5,9 % 6% 7% 1,8 % 6,5 % 6% 2% 2% 2,2 % 9% 1,8 % 2,2 % 2,3 % 13 % 8% 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 m 3 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 (NO 3)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 diammonique.

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 m 3 de solution (é/m 3) ou en milliéquivalents par  litre (mé/1); - soit en grammes par m3 (g/m3) 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 1 mé1 mé 1 mé 1 mé 1 mé 1 mé 1 mé 1 mé

NH4+ NO3H.2PO4HPO4-SO4-K + Ca++ Mg++

18 62 97 48 48 39 20 12

Correspondance en milligrammes mg NH4+ mg NO3mg H2PO4mg HPO4-mg SO4-mg K ++ mg Ca++ mg Mg++

Correspondance en éléments fertilisants 14 mg N 14 mg N 71 mg P2O5 35,5 mg P2O5 16 mg S 47 mg K 2O 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

 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

 NH4 NO3 HNO3 KNO3 Ca(NO3)

80 63 101 164 (1) 236 256 98 115 132 136 100 174 132 246 120

Ca(NO3)2-4H2O Mg(NO3)2-6H2O H3P04  NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 KH2PO4 KHCO3 K 2SO4 (NH4)2SO4 MgSO4-7H2O Mg S04

Poids de produit (en gramme ou en milligramme pour apporter un équivalent (é) ou un milliéquivalent (mé) d’un élément  NO3+ HPO4-H2PO4SO4NH4+ K + Ca++ Mg++ 80 80 63 101 101 82 82 98 98 98 118 115 115 118 128 66 128

66 136 87 66 123 60

136 100 87 66 123 60

(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 s olubles le dosage en éléments (azote nitrique et ammoniacal, éléments simples et oxydes). Tableau 7 : Principaux engrais solubles - Dosages en pourcentage du poids 9

 N nitr 

 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

 N Ammo.

P

P2O5

K

K 2O

Mg

MgO

17,25 16,5 21 1

23,8 21,8* 16

11,8 10,9 13 12 20,5

Ca

26,2 23 22

60 53 51

38

46

28 38 41

34 46 50

9,5

15,7

9,8

16

CaO

S

24

72

17 12

51 36

33,6 30,8* 23

* 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 22,1

Densité à 20°C 1,18

HNO3 en % du poids 30

Volume correspondant à l'équivalent (en ml) 178

SO4

Facteur de multiplication (facteurs X) 2

10

36 1,33 53,5 89 1 38 1,355 57,9 80,4 0,905 38,1 1,356 58 80 0,90 38,5 1,361 59 78,5 0,885 39,3 1,372 61 75 0,85 40 1,38 62,5 73 0,82 40,7 1,39 65 70 0,79 41,5 1,40 67 67 0,755 42, 2 1,41 69 64,6 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/m 3 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 (NH 4)2 HPO4. Si, par exemple, on utilise de l'acide nitrique à 38,1° Baumé, il faudra, pour 1m 3 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/m 3 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)

 N nitrique (NO3)  N ammoniacal (NH4) K Ca Mg  Na HPO4 SO4

 Norme en mé/1 12,2 2,2 5,2 6,2 1,5 0,2 2,2 1,5

Analyse eau en mé/1 1,45 0,00 0,10 6,80 0,50 0,75 0,00 2,60

A ajouter en mé/1 10,75 2,20 5,10 0,00 1,00 0,00 2,20 0,00

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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 NO 3- = 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 HPO 4-- ou 1,1 mé/1 de H 2PO4Ces 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'NO 3 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 ma gnésium, qui sera apporté sous forme de nitrate de magnésie, soit, d'après le tableau 6, 128 mg de nitrate de magnésie du commerce.

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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 SO 4, 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 m 3 de solution, on opère comme suit :

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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 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

En Kg de produit à 0° à 20°C 118,3 192 33 27,6 34 102 122 279 13,3 131,6 73 88 23 37 43 66,1 14 23 70,6 75 60 71 7,4 11,1 66,7 103,3

En unités fertilisantes à 20 °C N P2O5 K 2O MgO 64, 4 15 20,4 18,3 30,4 4 14,1 4,4 11,8

13, 6

22,2 31,7 11,9

43,8

7,8

14,6 5,3

11,4

46,4

. 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

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Sulfate  Nitrate  Nitrate de  Nitrate de d’ammoniaque de chaux soude  potasse Sulfate  Non Oui Oui  Nitrate de chaux  Non Oui Oui  Nitrate de potasse Oui Oui Oui Sulfate de potasse Oui  Non Oui Oui Sulfate de magnésium Oui  Non Oui Oui Phosphate d'ammoniaque  Non  Non Oui Oui (1) Attention ! Ces engrais ne sont mélangeables ni à sec ni en milieu alcalin

Sulfate de  potasse Oui  Non Oui Oui Oui

Sulfate de magnésium Oui  Non Oui Oui Oui (1)

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 m 3 de solution nutritive, on prépare deux bacs de 50 litres de solutions mères, contenant la quantité d'éléments donnée par le cal cul 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 c hélates de fer, on ajoute, l'eau nécessaire pour arriver à 50 litres et on agite pour  homogénéiser.  

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 Le pH de cette solution mère est inférieur à 2,0.

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- 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.   

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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 déc rits 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).

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Tableau 12 : Eau d'une qualité régulière - 2 bacs Bac n°1 – pH < 2,0 - 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 -

Bac n°2 – pH < 6,0 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

. Eau . Acide nitrique compensation de l'effet alcalinisant des  phosphates)

. Eau . Acide nitrique (pour corriger l'eau de la solution mère)

. Phosphates . Nitrates de potasse. . Sulfates . Oligo-éléments (1)

. Magnésium calcium . Nitrate de potasse . Chélates de fer et éventuellement les autres oligoéléments

Bac n°3  pH < 2,0 . 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

Jamais de calcium (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

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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.

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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 Caldumbide (J.B.), C.D.D.M., Irrigation fertilisante en culture légumière de plein champ, Genèse Expansion n' 39 (13-12), 1987. Coïc (Y.) et Lesaint (C.), La nutrition minérale en eau des plantes en horticulture avancée. 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.

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