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En mai 1983, L'IRSIA (Institut pour l'encouragement de la Recherche Scientifique dans l'Industrie et l'Agriculture) chargea le "Comité voor Toegepaste Bodemkunde" de mettre au point un avis de fumure azotée plus dynamique et plus écologique pour le froment d'hiver et la betterave sucrière. Afin de réaliser ce but, les actions suivantes ont été entreprises : (1) amélioration des systèmes d'avis de fumure azotée tel que le N-min, l'index-azote et la méthode des bilans ; (2) développement de modèles pour la simulation de la croissance des cultures dans des conditions optimales et sous optimales en ce qui concerne l'eau et l'azote ; (3) étude par simulation de la dynamique de l'azote dans le sol afin de quantifier pour chaque stade de croissance l'azote disponible ainsi que l'azote lixivié ; (4) aménagement et suivi observation de quelques champs d'essais pilotes et de divers champs annexes orientés vers la pratique afin d'obtenir des relations valables pour les modèles de simulation, c.à.d. de quantifier des paramètres et rassembler ces données afin de calibrer et valider les modèles ; (5) incorporation des modèles de simulation ou tout au moins certains modules dans le système des avis de fumure azotée. Cette étude a été principalement réalisée pour les cultures de froment d'hiver et de betteraves sucrières. Les principaux résultats obtenus au terme de cette période de recherches font l'objet du présent vademecum intitulé : "Simulation à l'appui de la formulation d'avis de fumure azotée pour le froment d'hiver et la betterave sucrière". Ce travail est conçu de la façon suivante : (1) évaluation et commentaires concernant quelques systèmes utilisés pour l'établissement d'avis de fumure azotée ; (2) analyse de quelques modèles de simulation : ceux qui n'étudient qu'une partie de la relation climat-plante-sol (modèle SWATRER et NMIN) ; ceux qui décrivent la dynamique de l'eau et de l'azote dans le sol ainsi que leur influence sur les végétaux (modèle MONICA) et ceux qui étudient principalement la croissance de la plante dans des conditions optimales ou sous-optimales d'eau et d'azote (modèle WWHEAT et SUBEMO) ; (3) résumé des nombreuses observations recueillies en champ et au laboratoire en vue des activités de simulation ; (4) comptes rendus des résultats de simulation ; (5) conclusions et directives pour la recherche future concernant les avis de fumure azotée. Dans la méthode N-min, on tient uniquement compte du reliquat d'azote minéral présent dans le profil du sol à la fin de l'hiver ; c'est pourquoi le Service Pédologique de Belgique a développé la méthode de l'index azote adaptée à différentes cultures. Il s'avère que la corrélation entre l'index azote et la dose optimale d'azote est hautement significative pour les cultures étudiées. L'index azote est basé sur le reliquat d'azote minéral dans le profil du sol au mois de février et tient compte du facteur C comme paramètre pour la minéralisation de l'humus, du précédent cultural, de la fumure organique, d'un chaulage éventuel et de l'état de la structure du sol. Pour le froment d'hiver, l'azote prélevé par la plante au moment de l'échantillonnage, les éventuels dégâts provoqués par le gibier et l'emploi de régulateurs de croissance sont aussi considérés. Pour les betteraves sucrières la méthode tient compte également de la date de l'échantillonnage. La méthode des bilans d'azote se base sur le reliquat d'azote minéral dans le profil à la fin de l'hiver et sur l'azote minéralisé à partir de l'humus, mesuré directement sur des parcelles nues. S'il y a un apport de matière organique, la méthode se base sur le rapport C/N afin de calculer une minéralisation ou une immobilisation d'azote. La méthode tient finalement compte d'un résidu latent d'azote minéral ainsi que des pertes réelles en N. Afin d'éviter les problèmes d'échantillonnage fin février (gel), on peut échantillonner des champs en automne en tenant compte d'un modèle qui estime les pertes d'azote par drainage au cours de l'hiver. En adaptant la méthode des bilans d'azote, on peut même prélever les échantillons à une date plus tardive c.à.d. juste avant la seconde fraction d'azote. Bien qu'ainsi le reliquat azoté du profil soit plus exactement mesuré, puisque l'on tient compte de pertes supplémentaires par drainage, cette adaptation n'a pas contribué à une amélioration systématique de l'avis de fumure azotée. Le modèle SWATRER simule le mouvement de l'eau dans le profil de sol. En introduisant dans le sinkterm des paramètres spécifiques aux végétaux, on peut simuler l'eau utile dans la zone racinaire pour n'importe quelle culture. Les seules restrictions du modèle sont liées au mouvement de l'eau dans les sols à nappe phréatique peu profonde. Le modèle NMIN est un modèle empirique qui permet de simuler la minéralisation de l'azote dans des sols non cultivés ayant un profil homogène et une nappe phréatique profonde. Ce modèle permet ainsi dévaluer pour des limons et des limons sableux bien drainés les pertes de nitrates par lixiviation au cours de l'hiver. Ce modèle est plus apte à une application plus généralisée principalement en raison de la simplicité de son emploi. Le modèle MONICA a été développé dans le cadre de cette recherche ; c'est un modèle orienté vers la pratique qui permet de décrire le comportement de l'eau et de l'azote dans des profils de polders ainsi que leur influence sur les cultures. Ce modèle est semi-déterministe et peut par un choix judicieux des paramètres être spécifique pour une culture donnée. L'accent du modèle se situe dans la modélisation du mouvement de l'eau et de la dynamique de l'azote dans la zone racinaire et cela pour des sols avec un courant d'eau bi-modal très accentué. A l'encontre du modèle MONICA, les modèles WWHEAT et SUBEMO sont spécifiques pour une culture donnée. En fonction des circonstances climatologiques et tenant compte de l'eau utile, les deux modèles simulent depuis le semis jusqu'à la récolte la croissance et le développement d'une culture saine, (respectivement froment d'hiver et betteraves sucrières) exempte de mauvaises herbes et dans des conditions de fumure optimale. Si l'on veut utiliser ces modèles pour prévoir des apports d'eau et/ou d'azote, il est essentiel de les associer à des modèles de bilans d'eau et/ou d'azote. Afin de déduire les relations empiriques et les paramètres pour les modèles, et de calibrer et valider les modèles, il a fallu de très nombreuses données expérimentales recueillies au laboratoire et surtout au champ. A cette fin, différentes doses d'azote en répétition suffisante ont été appliquées sur des champs d'essai pilotes ainsi que sur des champs établis à l'échelle de la pratique. Sur ces champs d'essai et en fonction de la fumure azotée, l'évolution du profil hydrique, l'évolution de l'azote dans le profil de sol, la concentration de l'azote dans les différents organes des végétaux et le développement et la croissance de la culture ont été suivis systématiquement. En outre l'évolution des circonstances climatiques, éventuellement les fluctuations de la nappe phréatique, ont été enregistrées. Toute une série d'expérimentations au champ et au laboratoire ont été mises en route afin d'évaluer la dénitrification aussi bien chimique que biologique, la minéralisation, l'immobilisation, la lixiviation et l'efficience de l'azote. Pour mesurer directement les pertes par dénitrification, la la méthode d'inhibition par l'acétylène a été employée tandis que pour l'étude de l'efficience de la fumure azotée, la méthode isotopique ainsi que la méthode par différence ont été utilisées. L'étude de la minéralisation de l'azote s'est faite sur des petites parcelles non cultivées. Les modèles MONICA, WWHEAT et SUBEMO ont été vérifiés en détail quant à leur aptitude pour simuler la phénologie, l'évolution de la superficie foliaire, la production de matière sèche et la croissance des diverses parties de la plante, la récolte, l'azote assimilé, le bilan de l'eau et de l'azote aussi bien dans le sol que dans la culture. Globalement, les trois modèles étudiés peuvent assez bien simuler l'évolution de la croissance et de la production en fonction des circonstances climatiques et en fonction de la disponibilité de l'eau et de l'azote. Il faut cependant noter que les modèles WWHEAT et SUBEMO ont été conçus pour des sols pourvus de quantités optimales d'azote. Avant de pouvoir utiliser ces modèles intégralement ou partiellement dans un avis de fumure azotée, il faudrait compléter cette recherche par : (1) l'analyse de la sensibilité des sections et des paramètres des modèles ; (2) la simplification et/ou l'introduction d'un supplément d'information dans le modèle ; (3) la compilation de datasets plus complets ; (4) le développement des procédures de calibrage ; (5) l'obtention de données de base et de paramètres pour les modèles. Finalement, dans le chapitre "Conclusions et perspectives", la possibilité d'automatiser dans l'avenir l'avis de fumure a été considérée, c'est à dire ou bien à partir d'un système central de distribution d'informations ou bien à partir d'un micro-ordinateur à la ferme équipé d'un logiciel adéquat. Le groupe de recherches est d'avis que dans un avenir proche, il sera possible dans chaque exploitation d'estimer pour n'importe quelle situation la dose d'engrais azoté et son fractionnement qui conduiront respectivement au rendement physiologique maximum, au rendement économique maximum et à un niveau de production qui tiendra compte de la protection du milieu.

Sugarbeet --- Wheats --- Winter crops --- nitrogen fertilizers --- soil fertility --- Plant response --- application rates --- Models --- Simulation --- Irsia --- Monica model --- Wheat --- Subemo --- Irsia --- Monica model --- Wheat --- Subemo