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Résumé
Afin d'assurer la sécurité alimentaire dans les
pays en voie de développement, une intensification durable des
systèmes de production agricole est nécessaire pour supporter des
gains de productivité et augmenter les revenus. Dans ce contexte, des
technologies nouvelles spécifiques au sol devront être
développées, mises à l'essai et transférées
aux agriculteurs dans un temps relativement court. Le phosphore (P) est un
élément nutritif essentiel pour les plantes et les animaux.
L'utilisation appropriée des phosphates naturels (PN) en tant que sources
de P peut contribuer à l'intensification agricole durable, en particulier
dans les pays en voie de développement dotés de ressources en
PN.
Le PN est un terme général employé pour
décrire des minerais comportant des phosphates. Le PN est une ressource
naturelle finie et non renouvelable. Des dépôts géologiques
d'origine différente sont trouvés dans le monde entier.
Actuellement, peu de gisements de PN sont exploités, et environ 90 pour
cent de la production mondiale de PN sont utilisés par l'industrie pour
fabriquer des engrais phosphatés, le reste étant employé
dans la fabrication d'aliments pour animaux, de détergents et de produits
chimiques. Cependant, beaucoup de gisements de PN situés dans les zones
tropicales et subtropicales n'ont pas été mis en valeur. Une
raison en est que les caractéristiques de ces PN, cependant
appropriés pour l'application directe, ne répondent pas aux
standards de qualité exigés pour produire des engrais
phosphatés hydrosolubles (WSP = Water-soluble phosphate) en utilisant la
technologie conventionnelle de traitement industriel. Une autre raison est que
ces gisements sont trop petits pour justifier l'investissement requis pour
l'exploitation minière et le traitement. A l'échelle mondiale,
l'approvisionnement en PN de haute qualité pour le traitement chimique et
l'application directe est suffisant pour un avenir proche.
Le PN est la matière première primaire pour
produire des engrais phosphatés. Le composé phosphaté dans
des PN est une forme d'apatite. Selon l'origine du gisement de PN et son
histoire géologique, les apatites peuvent avoir des
propriétés physiques et des caractéristiques chimiques et
cristallographiques très différentes. Des séries
caractéristiques de minerais accessoires sont également
associées aux PN de diverses origines et histoires géologiques. Il
est impératif d'établir des procédures simples pour la
caractérisation standard des sources de PN, de définir des
standards de qualité pour leur application directe et de les classer. Des
sources bien connues de PN peuvent être adoptées comme normes de
référence pour la comparaison.
Les caractéristiques minéralogiques, chimiques
et de texture des minerais phosphatés et des concentrés
déterminent: (i) leur adéquation à différents types
de processus d'enrichissement pour améliorer les minerais et pour enlever
des impuretés, (ii) leur adaptabilité au produit chimique traitant
par divers itinéraires et (iii) leur adéquation à l'usage
en tant que phosphate naturel pour une application directe (PNAD: Direct
Application Phosphate Rock). Les facteurs les plus importants dans
l'évaluation pour une application directe sont: la richesse, l'adaptation
à l'enrichissement, et la réactivité de l'apatite. Une
matrice complète de caractérisation basée sur
l'intégration de toutes les données obtenues par diverses
méthodes analytiques met en évidence le potentiel d'enrichissement
et les meilleures utilisations probables pour un PN soit dans la production
d'engrais soluble, soit comme engrais en application directe.
Il y a diverses méthodes pour évaluer les PN en
vue d'une application directe. La première approche utilise des tests
empiriques de solubilité des PN dans différentes solutions
d'extraction. Les solutions les plus communes sont le citrate d'ammonium neutre,
l'acide citrique à 2 % et l'acide formique à 2 %, la
dernière option étant préférable. La dimension
particulaire du PN et des minerais associés dans le PN peut influencer le
résultat de l'essai de solubilité. Des techniques radioisotopiques
peuvent être employées mais elles exigent un personnel formé
et des équipements spéciaux de laboratoire. Les études
d'incubation de mélanges sol-PN pour évaluer les PN sont
relativement simples. Cependant, les études d'incubation en enceintes
closes ont des limitations car les produits de réaction ne sont pas
enlevés et les résultats auraient une utilité
limitée sauf s'ils sont utilisés en tant qu'observations à
court terme. Les expériences en serre sont intéressantes du fait
qu'elles permettent l'évaluation du PN dans des conditions
contrôlées. Cependant, l'évaluation finale de
l'efficacité agronomique des sources de PN est essentielle dans un
réseau d'essais au champ conduits pendant un certain nombre de saisons de
cultures et dans des sites représentatifs des régions
agro-écologiques ayant un intérêt potentiel. Une
série de recommandations pour entreprendre une telle évaluation a
été mise au point. Une telle expérimentation est
également nécessaire pour l'évaluation du potentiel
économique des gisements de PN en vue d'une consommation
locale.
Les facteurs qui influencent l'efficacité agronomique
des PN sont: la réactivité du PN, les caractéristiques du
sol, les conditions climatiques, l'espèce cultivée et les
techniques de gestion. Une substitution élevée du carbonate sur le
phosphate dans la structure du cristal d'apatite, une faible teneur de carbonate
de calcium en tant que minerai accessoire et une dimension de particule fine
(moins de 0,15 millimètre) augmentent la réactivité des PN
et leur efficacité agronomique. Les essais chimiques rapides sont
disponibles pour mesurer la réactivité des PN. Une augmentation de
l'acidité du sol, une forte capacité d'échange cationique,
des niveaux bas de calcium (Ca) et de phosphate en solution et une teneur
élevée en matière organique favorisent la dissolution des
PN. Une capacité élevée de rétention du phosphate
dans les sols peut faciliter la dissolution du PN mais la disponibilité
de P soluble dépendra de la concentration du phosphate maintenu en
solution. Les sols avec un statut phosphaté intermédiaire sont
considérés comme mieux adaptés pour une application de PN
que les sols ayant une déficience sévère en phosphate. Une
augmentation des précipitations a invariablement comme conséquence
une efficacité agronomique améliorée des PN. Une
efficacité agronomique élevée des PN peut être
obtenue avec les cultures pérennes et les plantations ainsi qu'avec les
légumineuses. Pour obtenir une efficacité agronomique maximale,
les PN devraient être incorporés au sol. Alors que seule une dose
d'entretien de P peut être appliquée à l'aide de PN quand le
statut phosphaté du sol est moyen ou élevé, des doses
très fortes sont nécessaires pour les sols
sévèrement déficients en phosphate. La période
d'application peut être plus proche du semis dans les sols très
acides (pH < 5.5) et s'effectuer 4 à 8 semaines avant la plantation
dans les sols moins acides.
Le potentiel pour l'utilisation des PN locaux en application
directe varie pour chaque pays du fait que la complexité des interactions
se produisant entre les facteurs spécifiques locaux est évidente
dans le monde tropical et subtropical. Les pays ayant des réserves
substantielles de PN réactifs, tels que le Mali, Madagascar et
l'Indonésie, ont des potentiels considérables pour l'application
directe des PN. Dans les pays dotés de réserves de PN moins
réactifs, tels que le Venezuela et le Brésil, il est possible de
modifier les PN afin d'améliorer leurs performances. Dans certains cas,
l'avantage économique pour l'agriculteur peut être
considérable, ainsi qu'il est montré dans l'exemple du Venezuela.
L'étude de cas en Inde indique que la substitution des importations est
le principal avantage économique résultant de l'utilisation du PN
local de Mussoorie. L'étude de cas en Nouvelle-Zélande illustre
une réussite d'utilisation des phosphates naturels réactifs (PNRs)
dans les pâturages en Océanie.
Des méthodes conventionnelles d'estimation du P
disponible dans le sol sont employées pour formuler les recommandations
d'application des types d'engrais phosphatés solubles. Cependant, ces
méthodes communes d'analyses de sol peuvent sous-estimer (par exemple
Bray I et Olsen) ou surestimer (par exemple Bray II et Mehlich I) la
disponibilité de P dans les sols fertilisés avec des PN insolubles
dans l'eau. Des courbes d'étalonnage séparées sont
nécessaires pour ces deux types d'engrais phosphatés. Ainsi, la
question de la mise au point de méthodes appropriées d'analyses du
P du sol pour l'application de PN apporte une nouvelle dimension à la
recherche sur les phosphates. Il est nécessaire de développer des
analyses de sol adaptées qui reflètent de près la
disponibilité du P à travers une gamme de propriétés
de sol, de sources de PN et de génotypes de cultures. En outre, les
analyses de sol devraient convenir aux PN et aux engrais phosphatés
solubles. Deux méthodes d'analyses de sol récemment
développées sont prometteuses dans les sols fertilisés avec
des engrais phosphatés solubles et avec des sources de PN: (i) la
méthode de la bandelette de papier filtre imbibée d'oxyde de fer
et (ii) la méthode de la membrane de résine échangeuse
mixte cationique et anionique. Dans les deux cas, le P extrait simule
l'absorption du P par les racines des plantes sans impliquer de réaction
chimique comme dans les méthodes conventionnelles. Le P disponible
mesuré dans les sols traités avec des apports de PN et d'engrais
phosphatés solubles a montré: (i) une bonne corrélation
avec la réponse de la plante et (ii) les apports de PN et d'engrais
phosphatés solubles suivent la même courbe d'étalonnage.
D'autres essais au champ sont nécessaires afin d'examiner leur
adéquation pour développer des recommandations pour les
PNAD.
Afin de fournir des directives judicieuses pour les PNAD, il
est essentiel de prévoir leur efficience agronomique, les augmentations
de rendement des cultures et leur rentabilité. Plusieurs facteurs
affectent la dissolution des PN dans le sol dans un ensemble de conditions
spécifiques. L'emploi des PNAD comme engrais phosphatés est un
problème plus complexe qui implique de considérer un certain
nombre de facteurs et leurs interactions. Le développement d'un
système d'aide à la décision (SAD) est l'approche la plus
efficace pour intégrer tous ces facteurs et fournir des moyens efficaces
de transférer des résultats de la recherche aux services de
vulgarisation. Des SAD ont été construits pour utiliser
l'information disponible pour prévoir si un PN donné sera efficace
dans un environnement de culture donné. Cette publication étudie
différents types de SAD, y compris les approches adoptées pour
développer un PN-SAD en Nouvelle-Zélande et en Australie. Elle
décrit les efforts communs actuellement en cours entre le Centre
international pour la fertilité du sol et le développement
agricole (IFDC = International Fertilizer Development Center) et la Division
commune FAO/IAEA des techniques nucléaires dans l'alimentation et
l'agriculture (FAO/IAEA) pour développer un SAD plus global pour l'usage
dans les pays tropicaux et subtropicaux pour une gamme de cultures
vivrières. De plus, le PN-SAD pourrait être lié au
modèle phosphate de la famille des systèmes d'aide à la
décision pour les transferts en agrotechnologie (SADTA) pour
prédire les rendements des cultures; des cartes, basées sur les
SIG, de la réponse des cultures aux PN pourraient également
être compilées.
Les minerais comportant du phosphate montrent une structure
complexe résultant de leur origine géologique et des processus de
lessivage. Leur composition minéralogique et chimique est
extrêmement variable. Les études de PNAD se sont concentrées
principalement sur l'utilisation du PN comme source de P pour la production des
cultures dans les sols acides, alors qu'une recherche limitée a
été conduite sur l'effet d'autres éléments
bénéfiques ou dangereux liés à l'utilisation de PN.
L'information disponible a suggéré que les PN peuvent
également avoir une valeur agronomique potentielle pour la croissance des
plantes en apportant, selon le type de sources de PN, certains
éléments secondaires, tels que le calcium et le magnésium,
et des oligo-éléments, tels que le zinc et le molybdène.
Des PN réactifs contenant des carbonates libres (calcite et dolomie) ont
montré qu'ils pouvaient réduire la saturation en aluminium (Al)
des sols acides en augmentant le pH du sol et par conséquent diminuer la
toxicité de l'aluminium pour les plantes. Des études
limitées suggèrent également que l'absorption par les
plantes de métaux lourds toxiques, notamment le cadmium, soit
sensiblement inférieure à partir des PN que pour des engrais
phosphatés solubles produits à partir du même PN. Des
recherches supplémentaires sont nécessaires pour étudier
les éléments secondaires, les oligo-éléments,
l'effet chaulant, et les éléments dangereux liés à
l'utilisation de PN.
Tous les types de PN ne conviennent pas pour l'application
directe. Cependant, il est possible d'utiliser plusieurs moyens
d'améliorer leur efficacité agronomique dans un ensemble de
conditions particulières. Le choix d'une méthode adaptée
demande une bonne compréhension des facteurs gênant
l'efficacité agronomique. Les moyens biologiques (par exemple le
phospho-compostage, l'inoculation avec des endomycorhizes, l'utilisation de
micro-organismes solubilisant les phosphates, et l'utilisation de
génotypes de plantes efficaces pour l'absorption du P) sont basés
sur la production d'acides organiques visant à augmenter la dissolution
du PN et la mise à disposition du P pour les plantes, et ils sont
prometteurs. L'utilisation de moyens chimiques pour produire des PN
partiellement acidulés (PNPA) est la manière la plus efficace
d'augmenter l'efficacité agronomique des PN et cela économise
également de l'énergie. Cependant, la production de PNPA exige
toujours des usines d'engrais. Les moyens physiques de mélange à
sec du PN avec une proportion définie d'engrais phosphatés
solubles sont prometteurs et rentables. Cette approche simple devrait être
favorisée et évaluée dans les conditions locales de climat
et de sol.
La législation sur les engrais existe dans beaucoup de
pays, particulièrement dans ceux en développement. Son but est
d'assurer que les qualités d'engrais répondent aux
caractéristiques données par le gouvernement afin de
protéger les intérêts des consommateurs. Comme la majeure
partie de la production de PN est utilisée pour la fabrication d'engrais
phosphatés solubles, seule des informations limitées sur la
législation pour PNAD sont disponibles. L'efficacité agronomique
du PN pour l'application directe dépend de nombreux facteurs et de leurs
interactions spécifiques. Les règlementations pour PNAD devraient
considérer trois facteurs principaux: la réactivité du PN
(solubilité), les propriétés des sols (principalement le
pH) et l'espèce cultivée. La législation actuelle sur le PN
pour application directe considère seulement la qualité du PN,
à savoir: teneur totale en pentoxyde de phosphore (P2O5), distribution de
la taille des particules et solubilité. Basé sur des
résultats récents de recherches, cette publication propose
plusieurs directives concernant des questions sur la solubilité des PN et
leurs interactions dans un système complexe sol-plante et concernant
l'établissement et la révision de la législation
existante.
En plus des considérations techniques, de nombreux
facteurs socio-économiques et aspects politiques détermineront la
production, la distribution, l'adoption et l'utilisation des PN par les
agriculteurs. En principe, l'utilisation de PN devrait être
favorisée dans les pays où ils sont produits localement. Dans les
pays sans gisements de PN, il serait recommandé d'avoir une large gamme
de PN disponibles sur le marché afin d'encourager la concurrence sur les
prix.
En conclusion, l'application directe adaptée et
judicieuse du PN peut contribuer de manière significative à
l'intensification agricole durable en utilisant les ressources naturelles
d'éléments nutritifs pour les plantes. Bien qu'il y ait eu
récemment des progrès substantiels au niveau de la connaissance
scientifique et des développements technologiques sur les PNAD, il est
impératif d'intensifier et d'approfondir des questions
spécifiques. |
