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Ecological Solutions Roundtable
AGRO-BIO - 310 - 05
Les engrais phosphatés commerciaux sont produits à partir du phosphate de roche extrait des gisements que l'on trouve de par le monde. La production de ces engrais consiste en l'acidification de la roche de façon à rendre le phosphore plus soluble. Comme l'un des principes de bases de l'agriculture biologique est de nourrir le sol plutôt que la plante, l'utilisation de tels engrais solubles n'est pas admises par les cahiers de charges. L'utilisation du phosphate de roche est toutefois admise de même que l'utilisation de poudre d'os et du phosphate colloïdal qui est un dérivé de la production des engrais phosphatés. Le phosphate colloïdal contient 2% de phosphore disponible tandis que la poudre d'os en contient 11%. Le contenu en phosphore disponible du phosphate de roche est par contre très variable bien que supérieur à celui du phosphate colloïdal.
Plusieurs facteurs peuvent affecter la disponibilité du phosphore contenu dans le phosphate de roche. Une première série de facteurs se rapportent au phosphate de roche lui-même. Il s'agit des caractéristiques chimiques et physiques de la roche, par exemple sa composition minérale, sa surface active, etc. Une deuxième série de facteurs se rapportent aux conditions dans lesquelles on l'utilise. Il s'agit du type de sol (sa texture, son contenu en certains minéraux, son pH, son niveau d'activité biologique) et des espèces végétales que l'on veut produire.
Les gisements de phosphate de roche sont ou bien d'origine volcanique ou bien les restes des squelettes d'animaux marins qui consistent, comme pour les animaux terrestres, en un mélange de phosphates et de carbonates de calcium. Avec le temps, dans les fonds marins, les carbonates ont été remplacés par du fluor ce qui a pour effet de rendre le minerai plus stable.
Les gisements volcaniques du Missouri sont des sources très peu solubles de phosphore en raison de leur structure cristalline. Les gisements sédimentaires riches en calcium comme ceux de l'Arkansas sont également de moins bonnes sources de phosphore car le calcium réduit la solubilité du phosphore (Höweler et Woodruff, 1968). Le fluor est considéré comme un élément qui abaisse la réactivité du phosphate de roche tandis que les carbonates non liés au calcium sont considérés comme pouvant accroître sa réactivité.
Armiger et Fried (1957) ont comparé dix sources de phosphate de roche sur la croissance du sarrasin et de la luzerne. Leurs travaux démontrent que le meilleur phosphate de roche provient de Tunisie (phosphate Gafsa) suivi de celui de Caroline du Sud.
Caro et Hill (1956) estiment que les meilleurs tests de la valeur agronomique des phosphates naturels est leur solubilité dans l'acide citrique et leur teneur en carbonate lié. Ces deux tests présentent la meilleure correlation avec les rendements.
Les caractéristiques physiques des phosphates naturels ont moins d'importance que leur composition chimique quant à la disponibilité du phosphore. Elles ont tout de même un impact sur celle-ci. Les principales caractéristiques physiques utilisées sont la compacité, la porosité, la finesse du broyage et la surface active.
Règle générale, la réactivité du phosphate de roche, donc sa disponibilité, s'accroît lorsque sa densité décroît et que sa surface active ou spécifique s'accroît. La surface active tend à augmenter selon la finesse des particules d'après les données de Caro et Hill (1956), bien que les résultats soient très variables d'un type de phosphate à l'autre. Cela voudrait pratiquement dire que plus un phosphate de roche est broyé finement, plus le phosphore peut être disponible.
Pourtant, Kramer (1962) a conclu de ses recherches que la finesse des particules a peu d'importance jusqu'à un certain point. Il considère qu'il n'est pas nécessaire, et économiquement difficile à justifier, d'obtenir des particules plus fines que celles qui passent un tamis de 149 m. Dans le même esprit, Conner et Adams (1926) n'ont pas obtenu d'augmentation importante des rendements de quatre cultures différentes (radis, orge, maïs et blé) en broyant du phosphate de roche plus finement que 50 microns.
Baranov et Sirotin (1964) ont constaté que ce n'est pas en broyant un phosphate de roche de pauvre qualité plus finement qu'on peut améliorer la disponibilité du phosphore qu'il contient. Par contre, il est possible d'améliorer la disponibilité d'un piètre phosphate de roche en le broyant finement et en le compostant ou en le mélangeant avec du fumier avant l'application (voir plus loin).
Il faut noter finalement que la loi sur les engrais du Canada stipule que le phosphate de roche, pour être vendu comme tel, doit être broyé de façon à ce que 80% du produit passe dans un tamis de 149 m.
Le phosphore contenu dans le phosphate de roche est généralement plus disponible en sol à pH inférieur à 6.0 (Ellis et al., 1955). Seule une activité biologique élevée peu rendre plus disponible le phosphore du phosphate de roche dans des sols à pH supérieur à 6.0. Parnes (1990) conseille d'appliquer le phosphate de roche avant d'enfouir un engrais vert de façon à ce que la stimulation de l'activité biologique dûe à la décomposition de l'engrais vert accroissent la disponibilité du phosphore. Des applications foliaires à 1% de phosphate de roche sont aussi efficaces grâce à l'activité biologique en surface des feuilles.
Des études ont démontré qu'une bonne façon d'apporter du phosphate de roche dans un sol à pH plus élevé que 6.0 est par l'intermédiaire du compostage ou du fumier (Mishra et Bangar, 1986; Ott, 1990). En mélangeant du phosphate de roche, même de pauvre qualité, à des fumiers de ferme et autres substances à composter, les acides humiques formés permettent de solubiliser le phosphore et d'accroître sa disponibilité. Ott (1990) a également observé que le phosphate de roche permettait d'accélérer le processus de compostage Singh (1985) suggère un rapport de 1 kg de phosphate de roche pour 3.65 kg de matières sèches de fumier ou autres déchets de ferme.
Certaines plantes utilisent plus facilement le phosphore du phosphate de roche que d'autres, principalement à cause de leur capacité d'echange cationique racinaire plus élevée. Parmis ces plantes, on compte le sarrasin, le mélilot, la moutarde, le maïs et le colza. Les légumineuses et les crucifères l'utilisent donc mieux que les graminées.
Il est possible d'établir des rotations ou des cultures associées en tenant compte de la facilité qu'on certaines cultures à utiliser le phosphore du phosphate de roche. Une association d'avoine et de trèfle rouge permet par exemple à l'avoine d'obtenir plus de phosphore du phosphate de roche que lorsque cultivée seule (Drake et Steckel, 1955). Des mauvaises herbes comme l'herbe à poux et les renouées utilisent bien le phosphate de roche.
Le phosphate de roche et le phosphate colloïdal devraient surtout être utilisés pour bâtir les réserves en phosphore du sol à long terme et non pas pour rencontrer des besoins immédiats des cultures. Si on veut utiliser le phosphate de roche comme source à court terme de phosphore, on aura intérêt à trouver une source de bonne qualité, de disposer d'un sol relativement acide ou alors à l'appliquer par l'intermédiaire du compost. En tout les cas, il faut avoir un sol avec une bonne activité biologique. Le principal avantage du phosphate de roche est son coût peu élevé.
Armiger, W.H. et M. Fried. 1957. The plant availibility of various sources of phosphate rock. Soil Science Society of America Proceedings, 21:183-188.
Bangar, K.C., K.S. Yadav et M.M. Mishra. 1985. Transformation of rock phosphate during composting and the effect of humic acid. Plant and Soil, 85:259-266.
Baranov, P.A. et P.Y. Sirotin. 1964. [Increasing the finenes s of grinding of phosphorite flour]. Dokl. Akad. s.-kh. Nauk, no.8:23-27.
Caro, J.H. et W.L. Hill. 1956. Caractéristiques et valeur fertilisante des phosphates naturels d'origine différente. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 4(8):684-687.
Conner, S.D. et J.E. Adams. 1926. Availibility of Tenessee raw rock phosphate in relation to fineness and other factors. Journal of the American Society of Agronomy, 18:1103-1107.
Doll, E.C., H.F. Miller et J.F. Freeman. 1960. Initial and residual effects of rock phosphate and superphosphate. Agronomy Journal, 52(4):247-250.
Drake, M. et J.E. Steckel. 1955. Solubilization of soil and rock phosphate as related to root cation exchange capacity. Soil Science Society of America Proceedings, 19:449-450.
Ellis, R., M.A. Quader et E. Truog. 1955. Rock phosphate availibility as influenced by soil pH. Soil Science Society of America Proceedings, 19:484-487.
Höweler, R.H. et C.M. Woodruff. 1968. Dissolution and availibility to plants of rock phosphates of igneous and sedimentary origins. Soil Science Society of America Proceedings, 32:79-82.
Kramer, M. 1962. [Data on the fertilizing efficiency of North African (hyper) and Israeli (cyklon) phosphates. I. Study of particle size and specific surface.] Agrokém. Talajt., 11:345-354.
Mishra, M.M. et K.C. Bangar. 1986. Rock phosphate composting: transformation of phosphorus forms and mechanisms of solubilization. Biological Agriculture and Horticulture, 3:331-340.
Ott, P. 1990. The composting of farmyard manure with mineral additives and under forced aeration, and the utilization of fym and fym compost in crop production. Thèse de doctorat, Université des Landes Hessen.
Parnes, R. 1990. Fertile soil. A grower's guide to organic and inorganic fertilizers. AgAccess, Davis, Californie.
Singh, C.P. 1985. Preparation of phospho-compost and its effect on the yield of moong bean and wheat. Biological Agriculture and Horticulture, 2:223-229.
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