Les Essentiels d'ARVALIS - Fertilisation : dans quelles situations un apport de soufre est-il nécessaire ?

La fertilisation soufrée sur céréales d’hiver s’est développée dans les années 1980 dans les sols superficiels (argilo-calcaires sur calcaire dur, sols sableux) suite aux travaux de l’ITCF. De la synthèse de 43 essais sur la nutrition soufrée du blé réalisée entre 1979 à 1985, les auteurs (Bordeaux et de Froberville) concluent d’une part que la carence en soufre se traduit par une baisse de rendement pouvant aller jusqu’à 12 q/ha, d’autre part que le lien entre perte de rendement et symptômes en végétation n’était pas systématique. Des pertes de rendement pouvaient se produire sans observation de symptômes de carence en cours de végétation et inversement des symptômes en végétation ne s’accompagnaient pas toujours de pertes de rendement.

En corollaire, la réalisation d’un bilan de soufre à l’échelle de la France montre un déficit : les apports par les engrais, les matières organiques et par voie atmosphérique (retombées de soufre) n’équilibrent globalement pas les pertes représentées par les exportations par les cultures et le lessivage du soufre sous la forme sulfate. À partir du milieu des années 1980, de nombreux essais ont été réalisés par l’ITCF et de nombreux partenaires pour affiner sur le plan pratique la conduite de la fertilisation soufrée. Quels sont les effets quantitatifs et qualitatifs d’un apport de soufre sur céréales ? Quels sont les critères pour identifier un risque à l’échelle de la parcelle ? Quels sont les indicateurs complémentaires disponibles ?

Comment ça marche ?Une dynamique proche de celle de l’azote :

Tout comme l’azote, la majeure partie du soufre total des sols se trouve sous des formes organiques non directement utilisables par les plantes. Sous conditions de températures, d’humidité, d’aération et par l’intervention des micro-organismes, le soufre organique est soumis aux processus de minéralisation permettant son passage sous la forme sulfate, forme assimilable par les plantes. La teneur en soufre total du sol couplée au rapport Ntotal/Stotal renseigne sur l’importance des réserves en soufre mais ne constitue pas faute de références un indicateur précis de sa disponibilité pour les cultures.

Les pertes de soufre sous forme de sulfate sont étroitement liées au drainage hivernal, encore plus que les nitrates.

Les besoins en soufre des céréales sont modérés. Les céréales absorbent entre 50 à 70 kg SO₃/ha (SO₃ est le mode officiel de comptabilisation du soufre en France).

La cinétique d’absorption du soufre au cours du cycle de développement du blé est analogue à celle de l’azote, l’essentiel de l’absorption ayant lieu pendant la montaison. Le soufre disponible dans le sol suffit généralement à assurer les faibles besoins du blé jusqu’au stade épi 1 cm. Les carences en soufre observées en début montaison sont dues à un décalage plus ou moins prolongé entre les besoins instantanés et la disponibilité en soufre sulfate dans le sol en raison de pertes par lessivage importantes et/ou d’une minéralisation à partir des réserves organiques encore faible. En cas de non satisfaction des besoins, le nombre d’épis/m² est la composante principalement affectée. Dans les situations à risque élevé, les pertes de rendements peuvent atteindre plus de 20 q/ha. Quand la déficience est passagère (par exemple déficience avant le stade 2 nœuds qui s’estompe à ce stade suite à une reprise de minéralisation significative), la perte de rendement n’est pas décelable en raison d’une compensation possible sur la fertilité des épis ou du PMG.

Les références expérimentales ARVALIS

De multiples réseaux d’expérimentation mis en place dans les années 1980, 1990 et 2000 par ARVALIS et ses partenaires pour apprécier le risque de carence en soufre :

À partir du milieu des années 1980, de nombreux essais ayant trait au soufre ont été mis en place dans les principales régions céréalières. Ces essais prévoyaient la mise en place d’un témoin (pas d’apport de soufre) et des modalités avec apport de soufre variant de 20 à 60 kg SO₃/ha à différents stades du blé et sous différentes formes (sulfate, soufre élémentaire micronisé, thiosulfate). Plus de 350 essais peuvent être identifiés.

En s’appuyant sur les résultats de ces essais mis en place dans des conditions très variables de sols, climats, Arvalis propose une grille de raisonnement de la fertilisation soufrée des céréales basée sur l’identification d’un risque lié à la parcelle. Le risque de carence est en premier lieu lié au type de sol définissant un risque élevé modéré ou faible selon le stock de soufre organique du sol, des facteurs agissant sur sa minéralisation, du risque de lessivage.

L’expression de ce risque est combinée à la pluviosité hivernale qui permet d’évaluer le risque de lessivage du sulfate.
Les situations avec apports organiques fréquents déterminent un risque plus faible. Des travaux danois ont aussi montré l’effet bénéfique d’apports réguliers de fumiers de bovins sur la minéralisation du soufre du sol.

Tableau 1 : Grille de préconisation d’apport de soufre (kg /ha de SO₃) entre début et fin tallage, sur blé et orge d’hiver - Situations sans apports réguliers et fréquents de matière organique (moins de 3 apports en 10 ans)

Sur céréales de printemps : réduire la dose de 20 kg de SO₃/ha compte tenu des besoins moins importants.

Tableau 2 : Grille de préconisation d’apport de soufre (kg /ha de SO3) entre début et fin tallage, sur blé et orge d’hiver - Situations avec apports fréquents de matière organique depuis au moins 10 ans (au moins 3 apports en 10 ans)

• Cette grille a su évoluer au cours du temps, à travers les expérimentations mises en place et les indicateurs testés.
• Les résultats acquis dans les années 2000 ont permis de mieux caractériser le risque dans les plages de déficience modérée ou faible et d’en moduler la dose.
• Les niveaux seuils de pluviométrie hivernale ont été affinés.
• En l’état actuel des connaissances, l’apport important de soufre sur un précédent augmente la quantité de soufre minéral en sortie d’hiver. A défaut de prendre en compte tous les types de précédents dans la rotation, 2 précédents avec apport de soufre ont été identifiés dans la grille de décision : colza avec apport de soufre et maïs irrigué avec apport de soufre par l’eau d’irrigation (les eaux de nappes contiennent du soufre sulfate supérieur à 60 kg SO3/ha).
• L’apport doit être effectué entre les stades mi tallage et épi 1 cm pour que la culture dispose du soufre dès le début de la montaison.
• Si un apport est réalisé suite à l’observation de symptômes en début montaison, il doit être réalisé avant le stade 2 nœuds pour permettre un rattrapage correct de la carence.
• Sur céréales à paille, des doses d’apports de soufre supérieures à 60 kg SO3/ha ne sont pas valorisés.
• Les préconisations d’apport sur orge d’hiver et orge de printemps sont identiques à celles sur blé. Toutefois compte tenu d’un besoin de soufre plus faible de l’orge de printemps, les doses à apporter sont un peu plus faibles que sur blé.

Les préconisations d'ARVALIS

• L’apport systématique de soufre ne se justifie que dans les sols à risque élevé. Les plus fortes réponses au soufre ont été observées pour des sols sur craie, argilo-calcaires superficiels et sableux ou sablo-limoneux superficiels avec un gradient selon les pluviométries hivernales. La dose varie de 20 à 50 kg SO₃/ha (contexte sans apport régulier de matière organique).
• À l’opposé, dans les sols à risque faible (sols profonds limono-argileux ou argileux) les apports ne sont préconisés qu’après un hiver très pluvieux. Le gain de rendement dû au soufre y est rarement supérieur à 5 q/ha. Dans certains cas rares, la fertilisation soufrée a révélé un effet négatif sur le rendement, montrant que la fertilisation soufrée des céréales ne doit pas être réalisée de manière systématique. Les effets négatifs semblent être le plus souvent liés non pas à une toxicité du soufre mais par une compensation de la plus forte densité d’épis induite par l’apport de soufre par un plus faible PMG, les années à climat chaud et sec pendant le remplissage des grains.
• La comparaison entre l’apport de soufre à fin tallage (stade conseillé) et au stade 2 nœuds a confirmé la plus grande efficacité de l’apport fin tallage. L’apport à 2 nœuds bien qu’efficace, est parfois trop tardif pour corriger au mieux la déficience notamment si elle est sévère. Dans les cas où la carence se manifeste significativement dès la fin tallage, elle engendre une régression des talles (perte d’épis) affectant le potentiel de production de la culture.
• L’apport de soufre n’est raisonné que dans une préoccupation de productivité. Des effets sur certains paramètres de qualité ont été observés (rapport P/L) mais ils ne sont pas systématiques et peuvent être bénéfiques ou non selon la variété de blé cultivée. En l’état actuel des connaissances, l’apport de soufre sur le critère qualité seul, ne se justifie pas.

Choix de la forme d’engrais soufré

Il existe une large gamme de possibilités quant aux choix de la forme. La forme d’engrais (sulfate, thiosulfate ou soufre élémentaire) n’influence pas l’efficacité de l’apport, elle doit être choisie en fonction du coût et de l’équilibre avec les autres éléments apportés lorsqu’on choisit d’apporter du soufre avec un engrais composé. Les super 18 et 25, les sulfates de potassium sont souvent moins onéreux, toutefois l’apport de P₂O₅ ou de K₂O n’est pas toujours nécessaire sur blé culture peu exigeante vis-à-vis de ces 2 éléments. Dans tous les cas, on tiendra compte du phosphore ou de la potasse apportés simultanément. Les autres formes qui contiennent du magnésium doivent être plutôt réservées aux situations peu fréquentes qui justifient l’apport de cet élément. L’idéal est de coupler l’apport de soufre à celui de l’azote car les besoins en ces deux éléments sont très liés. Les sulfates d’ammoniaque présentent l’inconvénient d’être très dosés en soufre par rapport à l’azote. La meilleure stratégie est de choisir la dose d’apport en fonction des besoins en soufre et de prendre en compte l’azote apporté dans le raisonnement du fractionnement de l’azote. Le meilleur compromis reste l’apport d’un engrais azoté et soufré dont le rapport de teneur en N/SO₃ est compris entre 2 et 3 au stade épi 1 cm.