Pour débuter, rappelons quelques résultats présentés lors de la publication de la seconde partie de ce blogue. Pour des essais ayant une dose économique optimale (DÉO) de 150 kg N/ha au cours de la période 1997-2003, on avait alors besoin en moyenne de 16,2 kg N pour produire chaque tonne de grain produite. Au cours de la période 2004-2010, cette quantité est passée à 13,5 kg N/t. Puis, les besoins ont encore baissé et ils étaient de 11,9 kg N/t au cours de la période 2011-2017. Les besoins d’azote pour produire une tonne de grains de maïs auraient donc baissé de 30 % au cours des 21 dernières années. Cette amélioration de l’efficacité à produire plus de grains avec moins d’azote pourrait être le résultat de l’amélioration génétique réalisée sur cette espèce au cours des 20 dernières années.
Concentrations en azote des grains de maïs
Dans ce troisième texte de ce blogue, nous analyserons les données recueillies en adoptant l’approche des bilans. Pour ce faire, les bilans réalisés ne seront pas des bilans exhaustifs mais bien des bilans sommaires de l’azote de surface. Nous ne considérerons pas l’azote contenu dans les résidus de la culture du maïs puisque ceux-ci sont généralement retournés au sol et demeurent ainsi dans le système. La 2eédition du Guide de référence en fertilisation (GREF 2010) indique qu’en moyenne, chaque tonne de grains de maïs contiendrait 16,5 ± 2,3 kg N/t. Selon cette référence, les quantités d’azote par tonne varieraient donc de 14,2 à 18,8. Selon des analyses de grains que nous avons réalisées de 2011 à 2017 sur plus de 2000 échantillons et provenant de conditions fort diverses, nous avons obtenu une concentration moyenne de 12,8 ± 1,3 kg N/t. Cette estimation moyenne de la concentration en azote des grains de maïs est inférieure à plus de 20 % de celle du GREF de 2010. Des données provenant d’échantillons de maïs recueillis en 1995 nous ont aussi donné une concentration moyenne de 12,8 kg N/t. Nous avons donc utilisé cette concentration de 12,8 kg N/t pour estimer les exportations azotées des grains de maïs pour tous les essais réalisés de 1997 à 2017.
Bilans sommaires de l’azote de surface : approche générale
Les bilans azotés de surface ont été réalisés en tenant compte de l’azote apporté selon la DÉO et la quantité correspondante estimée d’azote exportée dans les grains récoltés pour chacun des 344 essais. Les bilans de surface ont peu varié au cours des trois périodes étudiées. De 1997 à 2003, le bilan moyen de surface a été de -4,7 kg N/ha. Les exportations étaient donc légèrement supérieures aux apports en azote aux DÉO mesurées. Puis, pour les périodes de 2004 à 2010 et de 2011 à 2017, les bilans ont pratiquement été nuls avec des bilans respectifs de +0,3 et de -0,3 kg N/ha. En moyenne, les exportations en azote contenu dans les grains étaient équivalentes aux apports en azote de la fertilisation.
Donc, en réalisant des bilans azotés de surface sur l’ensemble des essais, nous serions pratiquement à l’équilibre pour la fertilisation minérale azotée du maïs-grain au Québec. Toutefois, cet équilibre apparent ne semble pas tenir si l’analyse est poussée plus à fond. En prenant comme référence la recommandation générale de 120 à 170 kg N/ha, les bilans ont été subdivisés en trois groupes de valeurs de DÉO pour chacune des trois périodes : de 0 à 119 kg N/ha, de 120 à 170 kg N/ha et plus de 170 kg N/ha. Pour les essais affichant des DÉO de moins de 120 kg N/ha, les bilans azotés de surface ont toujours été inférieurs à 0 avec des valeurs qui ont passé de -56 à -79, puis à -88 kg N/ha pour les périodes correspondantes de 1997 à 2003, de 2004 à 2010 et de 2011 à 2017. Pour les mêmes périodes, les bilans pour les DÉO variant de 120 à 170 kg N/ha ont passé de +28 à +2, puis à -16 kg N/ha. Enfin, pour les essais associés à des DÉO supérieures à 170 kg N/ha, les bilans apparents de surface étaient de +81 kg N/ha au cours de la période de 1997 à 2003 pour se stabiliser à des valeurs de +59 à +60 kg N/ha pour les périodes de 2004 à 2010 et de 2011 à 2017. Quelle que soit l’intervalle de DÉO (0-119, 120-170 et plus de 170 kg N/ha), les bilans apparents à la surface du sol ont tous subi des baisses variant de 21 à 44 kg N/ha entre 1997 et 2017.
Table : Bilan azoté selon la période
| DÉO (kg N/ha) | moins de 120 | 120-170 | plus de 170 |
| 1997-2003 | -56 | 28 | 81 |
| 2004-2010 | -79 | 2 | 59 |
| 2011-2017 | -88 | -16 | 60 |
Bilans sommaires de l’azote de surface : approche spécifique
Pour mieux évaluer la relation entre les DÉO et les bilans apparents à la surface du sol, il est préférable d’utiliser les valeurs individuelles des 344 essais au lieu de les regrouper d’une quelconque manière. La relation linéaire ainsi obtenue est la suivante
BILAN APPARENT AZOTÉ = 0,89 x DÉO – 130, exprimée en kg N/ha.
Cette équation possède un coefficient de détermination ou de régression linéaire de 0,83 ou 83 %. Cette valeur signifie que l’équation liant les DÉO aux bilans apparents azotés explique 83 % des variations liant ces deux variables, ce qui est excellent comme relation. En utilisant les données objectives des 344 essais réalisés de 1997 à 2017, nous constatons donc que les bilans apparents azotés sont donc réellement bien liés aux DÉO. Il existe, bien sûr, une certaine variabilité entre les deux séries de valeurs, ce qui n’atténue toutefois pas l’importance de la relation démontrée entre les DÉO et les bilans apparents azotés.
Comment doit-on interpréter cette relation? Allons-y en augmentant graduellement la DÉO. Si la DÉO obtenue était de 0 kg N/ha, le bilan apparent azoté serait alors de -130 kg N/ha. Ceci veut dire que le sol aurait fourni un équivalent de 130 kg N/ha à même ses réserves. Si la DÉO variait de 120 à 170 kg N/ha, soit l’intervalle de la recommandation générale reconnue au Québec, le bilan apparent varierait de -23 à +21 kg N/ha. Le bilan 0 serait obtenu à 146 kg N/ha, soit pratiquement la valeur à mi-chemin entre 120 et 170 kg N/ha. Des DÉO de 200 et 250 kg N/ha se traduiraient par des bilans apparents azotés respectifs de +48 et de +92 kg N/ha. Afin de raffiner notre analyse des bilans apparents azotés, nous avons encore subdivisé la période de 21 ans à l’étude en trois tranches de sept années chacune. Les coefficients de régression linéaires ainsi obtenus ont été de 87, 91 et 83 % pour les périodes respectives de 1997 à 2003, de 2004 à 2010 et de 2011 à 2017 comparativement à 83 % pour la période de 1997 à 2017. Les trois courbes ou relations ainsi obtenues sont pratiquement parallèles les unes aux autres avec des taux d’augmentation de 0,96 pour la période de 1997 à 2003, de 0,98 et de 0,92 pour les périodes respectives de 2004 à 2010 et de 2011 à 2017 comparativement à 0,89 pour la période de 1997 à 2017.
Évolution des DÉO, des rendements et des exportations
Selon les observations réalisées au cours des 20 dernières années, les DÉO associées au maïs-grain auraient augmenté en moyenne de 2,8 kg N/ha, ce qui a apporté près de 60 kg N/ha de plus dans l’écosystème agricole en 2017 comparativement à 1997. Les rendements au cours de la même période ont augmenté en moyenne de 246 kg/ha/an, ce qui donne une augmentation totale de près de 5 tonnes sur l’horizon des 20 dernières années. En utilisant une concentration dans les grains de 12,8 kg N/t, les exportations associées à cette augmentation de rendements de près de 5 tonnes correspondent à 64 kg N/ha.
Selon ces apports et ces exportations azotés déterminés aux DÉO, les bilans apparents à la surface du sol auraient dû s’approcher, en théorie, d’un bilan neutre (0) en 2017. La réalité est toutefois différente, car c’est sans compter que le système n’est pas totalement efficace et que de nombreuses pertes peuvent subvenir pendant tous les processus associés au cycle de l’azote. Les DÉO associées à l’obtention d’un bilan apparent nul à la surface du sol ont en effet progressé de 120 à 145, puis à 165 kg N/ha pour les périodes respectives de 1997 à 2003, de 2004 à 2010 et de 2011 à 2017. Selon ces mêmes observations, des DÉO de 150, 200 et 250 kg N/ha se seraient traduites respectivement par des bilans apparents à la surface du sol de +28, +77 et +125 kg N/ha pour la période de 1997 à 2003, de +5, +55 et +104 kg N/ha pour la période de 2004 à 2010 et enfin, de -13, +32 et +78 kg N/ha pour la période de 2011 à 2017. Les bilans apparents à la surface du sol auraient donc fléchi en moyenne de plus ou moins 2 kg N/ha annuellement pour une baisse totale de plus ou moins 45 kg N/ha au cours des 20 dernières années.
Voir sur 20 ans ou se fier aux dernières années?
Puisqu’il y a eu des augmentations importantes de rendement en grains et des DÉO au cours des 20 dernières années, il serait préférable de tirer des conclusions à partir des données les plus récentes que nous avons accumulées, soient celles de la période de 2011 à 2017. D’ailleurs, la vie utile des hybrides commerciaux sur le marché ne dépasse généralement pas les quatre à cinq ans. Selon nos observations, l’amélioration génétique des hybrides aurait permis de réduire les besoins en azote par tonne de grains produits de maïs de 30 % au cours des 20 dernières années. Malgré cette augmentation de l’efficacité à produire du grain pour chaque unité d’azote, les DÉO ont tout de même progressé de près de 3 kg N/ha annuellement. Cette observation pourrait nous laisser croire que les augmentations de rendement mesurées au cours des 20 dernières années au Québec semblent être plus liées à l’amélioration génétique des hybrides qu’à l’amélioration des pratiques culturales ou de la régie de cette culture. Plusieurs éléments de la régie du maïs ont toutefois changé au cours des deux dernières décennies : augmentation des pratiques culturales dites de conservation, augmentation de la taille des équipements agricoles, diminution des rotations, augmentation des densités de peuplement, augmentation des doses d’azote, etc. Il est toutefois difficile de conclure qu’un ou plusieurs de ces changements de régie aient réellement permis de faire progresser les rendements en grains du maïs.
Gilles Tremblay, agronome, Direction régionale de la Montérégie-Est, MAPAQ
Léon-Étienne Parent, agronome émérite, Université Laval
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