Du côté agro-climatique et technique ? ARVALIS - Institut

PROTEINES : un critère qualitatif à maîtriser

Du côté agro-climatique et technique ?

Alain BOUTHIER Jean-Charles DESWARTES ARVALIS - Institut du végétal

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16eme Colloque ORGES BRASSICOLES, 15 avril 2014 – Reims

Plan de l’exposé

• Evolution de la teneur en protéines des orges brassicoles : tendance à la baisse ?

• Comment s’élabore la teneur en protéines ? • Impact du climat sur la teneur en protéines • Impact de la variété sur la teneur en protéines • Lien avec les pratiques de fertilisation ? • La gestion de la fertilisation azotée: quels leviers ?

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Evolution de la teneur en protéines des orges d’hiver brassicoles: tendance à la baisse ?

Baisse de teneur en protéines en Bourgogne et

stabilité en champagne alors que baisse de

rendement dans les deux régions

Source: Malteurs de France et Agreste

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Evolution de la teneur en protéines des orges de printemps brassicoles : tendance à la baisse ?

Baisse de teneur en protéines, en Bourgogne et en champagne depuis 2004 (SEBASTIAN) alors que stabilité du rendement


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Baisse tendancielle de la quantité d’azote absorbé par les grains (QN grains = % protéines X rendement) pour les deux espèces depuis 2004

Evolution de la teneur en protéines des orges de printemps brassicoles: tendance à la baisse ?


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Evolution de la teneur en protéines des orges brassicoles: tendance à la baisse ?

Diminution de l’absorption d’azote et /ou Diminution de la part d’azote transféré vers les grains

Climat

Origine ?

Contextes de production Pratiques culturales

Sélection variétale

Variabilité interannuelle de teneur en protéines: effet de dilution lié au climat Baisse tendancielle de teneur en protéines, plus marquée en orge de printemps Baisse tendancielle de la quantité d’azote absorbé par les grains

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Comment s’élabore la teneur en protéines ?

Origine de l’azote dans le grain

Origine du carbone dans le grain

Absorption post floraison

~ 20%

Remobilisation de N absorbé avant

floraison ~ 80%

Photosynthèse post-floraison

~ 80%

Remobilisation C avant floraison

~ 20%

Teneur en protéines résultante de :

Absorption d’azote avant floraison PMG

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16eme Colloque ORGES BRASSICOLES, 15 avril 2014 – Reims Paris, le 8 janvier 2014

Impact du climat sur la teneur en protéines

Effet sur absorption d’azote

Effet sur rendement

Effet sur teneur en protéines

Sécheresse début montaison 0 ou ou 0 ou Sécheresse fin montaison et remplissage des grains

0

T° élevées pendant le remplissage des grains 0

Effet variable de la sécheresse début montaison sur absorption selon la forme d’engrais azoté (volatilisation)

Hormis la sécheresse début montaison, les scénarios favorables au rendement sont défavorables à la teneur en protéines

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16eme Colloque ORGES BRASSICOLES, 15 avril 2014 – Reims Paris, le 8 janvier 2014


L’évolution du climat des 10 dernières années ne permet pas d’expliquer la baisse tendancielle de teneur protéines

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Le déficit hydrique à partir de fin montaison et les fortes températures au moment du remplissage des grains augmentent

la teneur en protéines

D’autant plus que le sol est superficiel Effet difficile à prévoir (fin du cycle) Adaptations :

Choix du type de sol: orge de printemps brassicole dans sols plus profonds

Date de semis plus précoce (esquive), Gestion de la fertilisation azotée (ajustement dose

prévisionnelle rendement selon risque climatique) ARVALIS

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u vég

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Teneur en protéines et variétés d’orges de printemps

GPD: Grain Protein

Deviation

Baisse de la teneur en protéine avec le gain de rendement avec l’évolution variétale à dose N constante (effet de dilution)

L’évolution variétale ne se traduit pas par une baisse du GPD

Courbe iso N absorbé grain

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Teneur en protéines et variétés d’orges d’hiver

GPD: Grain Protein

Deviation

Mêmes constats qu’en orge de printemps pour l’effet gain de rendement et le GPD

Les nouvelles variétés accumulent plus d’azote dans les grains (au dessus de courbe rouge)

Courbe iso N absorbé grain

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France 2001 2006 2011 OH 147 139 137 OP 124 117 121

Champagne 2001 2006 2011 OH 154 152 156 OP 134 131 130

Bourgogne 2001 2006 2011 OH 145 135 133 OP 117 110 108

Dose d’azote minéral moyenne (sans fumure organique)

Source Agreste, enquêtes pratiques culturales

Paris, le 8 janvier 2014

Lien avec les pratiques de fertilisation ?

Les pratiques de fertilisation azotée

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Dos

e N

(kg/

ha) s

ur

orge

de

prin

tem

ps

Source : CER Aube – Champagne Crayeuse

Evolution des doses d’azote sur ORGE de PRINTEMPS en CHAMPAGNE-CRAYEUSE

Phase 2000-2007: -10 kg N/ha

Phase 1985-2000 +30 kg N/ha

Lien avec les pratiques de fertilisation ?

Les pratiques de fertilisation azotée

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Des hypothèses d’explications sur la baisse de teneur en protéines

Impact limité du Climat et de

l’évolution variétale

Evolution des pratiques culturales et des contextes de production

Diminution de l’absorption d’azote: facteur principal Diminution de la part d’azote transféré vers les grains: moindre impact

Baisse des doses d’azote Plus faible fourniture du sol en N (précédent cultural,

gestion N…) ? Baisse de l’efficacité des apports (apports plus précoces,

forme, état structural du sol…) ?

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La gestion de la fertilisation azotée: quels leviers ?

- Maitrise de la dose d’azote

- Améliorer l’efficacité des apports

- Piloter pour limiter risque de carence

Estimation précise fourniture du sol (CIPAN, apports de produits organiques)

Gérer le « risque protéines »

Fractionnement

Outils de pilotage à 1-2 nœuds

Objectif de rendement

Formes d’engrais

Localisation

- Autres facteurs limitants ?

Nutrition soufrée

Structure défavorable

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La gestion de la fertilisation azotée: quels leviers ?

Type de sol Fourniture du sol en azote Objectif de rendement (q/ha)

Dose d’azote (kg N/ha)

Craie Faible (50-60 kg N/ha) 75 160

Moyenne (70-80 kg N/ha) 75 140

Limons Centre et Nord Bassin Parisien

Faible (60-70 kg N/ha) 75 140

Moyenne (80-90 kg N/ha) 75 120

Argilo-calcaire non irrigués du Centre et de Lorraine

Faible (50-60 kg N/ha) 65 120

Argilo-calcaire irrigués du Centre et Poitou-Charentes

Faible (50-60 kg N/ha) 75 150

Doses moyennes permettant de satisfaire les objectifs de rendement et de qualités dans quelques contextes pédoclimatiques

(Synthèse 164 courbes de réponse de 1993 à 2003)

Fourniture du sol en azote = Reliquat sortie d’hiver + Minéralisation humus + effet précédent + effet CIPAN + effet apport MO

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Courbe de réponse moyenne de la teneur en protéines de l’orge de printemps et variabilité

Entre X-60 et X+60, la teneur en protéines augmente :

- de 1 % pour 45 kg N/ha apportés - ou bien de 0.22 % pour 10 kg N/ha)

Valeurs moyennes et écart type sur 164 courbes de réponse. X = dose optimale permettant d'obtenir 98% du rendement maximum (synthèse essais azote orge de printemps, 2004)

8 9

10 11 12

13 14 % protéines

10.5 % protéines en moyenne à la dose optimale

Variabilité importante de la teneur en protéines à la dose optimale : ± 1 % dans 66 % des cas

± 2 % dans 95 % des cas

Dose d'azote optimale à postériori X-90 X-60 X-30 X X+30 X+60

Teneur en protéines à l’optimum de nutrition azotée

A 9.5 % de protéines: perte de 5 à 10 q/ha

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Présentateur

Commentaires de présentation

La courbe de réponse moyenne de la teneur en protéines montre qu’à l’optimum d’azote la teneur en protéines est bien centrée par rapport à la gamme recherchée pour la qualité brassicole, mais la variabilité autour de cette teneur est importante. Cette courbe de réponse moyenne permet de situer l’enjeu protéines moyen avec la dose d’azote



Incidence du régime hydrique: les situations irriguées ont des teneurs en protéines plus faibles

Incidence du type de sol : les sols qui minéralisent moins ont tendance à avoir des teneurs en protéines plus faibles : argilo-calcaires, craie

Synthèse de 164 courbes de réponse de l’orge de printemps à la fertilisation azotée à l ’échelle du territoire Français, de 1993 à 2003

A l’optimum de nutrition azotée: un effet « terroir » avec un enjeu de 1,2 %

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Présentateur


La courbe de réponse moyenne de la teneur en protéines montre qu’à l’optimum d’azote la teneur en protéines est bien centrée par rapport à la gamme recherchée pour la qualité brassicole, mais la variabilité autour de cette teneur est importante. Cette courbe de réponse moyenne permet de situer l’enjeu protéines moyen avec la dose d’azote


Répartition des teneurs en protéines à l’optimum selon le type de sol et l’irrigation % d’essais par

type de sol

18.2%

77.3%

4.5%

8.3%

75.0%

16.7%

7.7%

92.3%

0.0%

9.1%

63.6%

27.3%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

limons sec limons irrigués

argilo calcaires profonds en sec

argilo calcaires irrigués

<9.5%

9.5-11.5%

>11.5%


Synthèse de 58 courbes de réponse de l’orge de printemps à la fertilisation azotée en région Centre, de 1993 à 2003

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50 courbes de réponse de l’orge de printemps à la fertilisation azotée en sol de craie de 1993 à 2003

Variabilité importante au sein du « terroir », mais amplitude variable selon les terroirs

Autres facteurs de variation: climat, variété, modalités d’apport de l’azote, autres techniques culturales (date de semis, densité)

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A la dose optimale d’azote, teneur en protéines centrée sur 10.5 %

Variabilité ± 2 % autour de cette teneur entre terroirs et au sein de chaque terroir

Risque de dépassement de 11.5 % variable selon les situations : conduit à proposer une dose optimale qualité < ou = à la dose optimale rendement

Modulation de la dose X prévisionnelle ou du besoin d’azote, selon le type de sol le type de variété et l’objectif de rendement


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Maîtrise de la teneur en protéines sur les parcelles où la dose apportée = dose conseillée pour le rendement réalisé

Enquête Azote-Mieux orge de printemps brassicole (Loiret)

>11.5%

9.5-11.5%

<9.5% %

de

parc

elle

s

85% des parcelles entre 9.5 et 11.5% protéines

La gestion de la fertilisation azotée : quels leviers ?

2002 et 2005 avec hiver peu

pluvieux et reliquats

d’azote minéral sous estimés en

sols profonds

Les enjeux d’une bonne maitrise de la dose d’azote sur la teneur en protéines

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Présentateur


Pour étudier la pertinence du modêle de calcul, regardons les parcelles où la dose apportée correspond à la dose conseillée pour le rendement réalisé. En moyenne, on améliore la répartition. Dose apportée = dose conseillée pour le rendement réalisé (à +/- 10u N). Cela représente en moyenne 33% des parcelles. Pas de sous estimation de la dose globalement: seulement 4% situations< 9.5% protéines. Le % de parcelles dans la fourchette optimale passe à 84% 11% des parcelles dépassent les 11.5% de protéines, liées à l'année 2002 (et 2005).


Variabilité de l’efficacité (CAU) de la fertilisation azotée sur orge de printemps sur 164 essais (1993 à 2003) (CAU moyen est de 0.66)

Enjeu sur 8 % d’efficacité Ammonitrate: 73 % Solution 65 %

Effet de la forme d'azote

Enjeu sur 7 % d’efficacité pour 10 q/ha

Pour 60 q/ha : 59 % Pour 70 q/ha : 66 %

Effet du rendement

1 apport au semis: 63 % 1 apport à 2-3 feuilles ou 2 apports : 68 à 75 %

Enjeu sur 12 % d’efficacité 2 groupes

Effet de la modalité d'apport

La gestion de la fertilisation azotée : quels leviers ? Des gains d’efficacité à rechercher sur orge de printemps

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Semis Levée 3f - début tallage Fin tallage

Fractionnements possibles : répartition, stade apports

CAU de l’azote 65 à 75 %

CAU de l’azote 70 à 80 %

Fractionnement semis normal (15 février-15

mars)

Fractionnement semis précoce

(avant 15 février)

1/2 1/2

1/3 2/3

Périodes calées sur la région centre, à adapter pour les autres régions)

ou 1/3

ou 2/3

Fractionnement des apports N sur orge de printemps

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Sortie d’hiver P. tallage Epi à 1 cm 1 N 2 N

• 2 apports

SDF

DC-50 50

• 3 apports – 1N

DC-90 40 50

Dose < X

Dose > X Selon la dose totale à 1 Noeud

RDT q/ha

Prot. %

+ 6 (S)

+ 2.3 (S)

+ 0.18 (NS)

+ 0.16 (NS)

Fractionner en 3 apports pour augmenter l’efficience de l’azote sur orge d’hiver brassicole

Synthèse azote OH 1994-2001

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La méthode Jubil est intéressant pour consolider une dose totale, afin d ’éviter les situations sous-alimentées à l ’origine de teneur en protéines trop faibles. Cette méthode est à utiliser en situation irriguée (pas de risque de sécheresse après l ’apport). Dans le cas générale, …, un seul apport suffit quand la dose est inférieure à 80 kg/ha.


6 essais 1996-2012 (45 & 54) Plusieurs types de semoirs / ammo ou urée

Sols argilo-calcaire et sols de limons argileux – 3 essais en SD sur les 6

Rdt isoN Tx Prot isoN

CAU

Δ tx prot = 0.03 % (NS) Δ Rdt = 2.9 q/ha (**)

Δ CAU = 0.06 (NS)

2 types de situations : • Pas de différence

situations où les apports d’engrais en surface ont eu de bonnes conditions d’efficacité

• Différences en faveur de la localisation situations où le manque d’eau, la dynamique de croissance de l’OP ou d’autres phénomènes ont entamé l’efficacité des apports de surface

** = différence significative à 5%; NS = différence non significative Test de Student de comparaison de moyennes appariées Test de Fisher de comparaison de CRN par modèles emboîtés

Localiser l’engrais N sur OP pour améliorer son efficacité en printemps sec

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Intérêt : - limiter le risque de perte de rendement > 5 q/ha et de faible teneur en protéines, en situations à fort potentiel ou à mauvaise efficacité, non prévus au départ

Principe : - Apport totalité de la dose prévue avant fin tallage. Pas de mise en réserve de 40 kg N/ha comme sur blé - Contrôle à postériori de la fertilisation et correction en cas de risque de carence azotée sévère

Domaine de validité : - Sols profonds (objectif de rendement > 70q/ha) - Situations irriguées

Mise en œuvre d’un outil de contrôle de la nutrition azotée à 1 nœud sur orge de printemps


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Quels outils ?

JUBIL® : • mesure à 1noeud • seuil de déclenchement fonction du type de sol • correction de carence : 30 ou 50 unités

N Tester : • mettre en place un étalon sur-fertilisé • mesure à 1noeud • indépendant de la variété • correction de carence : 30 unités

Mise en œuvre d’un outil de contrôle de la nutrition azotée à 1 nœud sur orge de printemps


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1er-15 mars 20 mars-4 avril 10-25 mars

1er-15 avril 20 avril-5 mai 10-25 avril

Quel risque « climatique » d’un apport montaison ?


Probabilité d’accumuler 15 mm en 15 jours

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Conclusions

Baisse de % protéines et QNgrains depuis début années 2000 : baisse de l’absorption d’azote

Lien probable avec évolution des pratiques culturales (fertilisation N) et contextes de production (fourniture du sol en azote)

Analyse à affiner à l’échelle de petites régions ou de l’exploitation: diagnostic plus précis en terme de pratiques et contextes

Des marges de progrès au niveau de la fertilisation azotée (gestion de la dose, efficacité des apports) ARVALIS

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