Existe-t-il une dose sûre pour l’engrais appliqué dans la raie de semis de soya?
Certaines cultures réagissent bien aux engrais appliqués sur les semences. L’épandage de phosphore dans la raie de semis de blé est devenu une pratique courante pour bon nombre de producteurs. La quantité d’engrais qui peut être appliquée sans danger dépend de la culture, du type d’engrais, du taux d’application, du type de sol et de la teneur en humidité de ce dernier. Il est possible de manquer complètement une culture si les semences ou les plantules sont « brûlées » en raison d’un excès d’engrais. Quelles sont les doses d’engrais secs de phosphore (P) et de potassium (K) qui peuvent être appliquées sans danger dans la raie de semis de soya?
Qu’est-ce qui cause les brûlures par les engrais?
Les engrais commerciaux peuvent causer des dommages de deux manières. La première est due aux sels et la seconde à la toxicité de l’ammoniaque. En fait, tous les engrais commerciaux contiennent des sels. Lorsque les sels se dissolvent, leur concentration augmente dans la solution du sol. Les dommages dus aux sels surviennent lorsque les quantités de ces derniers à proximité de la semence sont supérieures à celles que l’on retrouve naturellement dans les cellules de la semence. Les différences de pression osmotique provoquent un déplacement de l’eau contenue dans la semence vers la solution du sol, ce qui assèche celle-ci. Si l’assèchement est important, la semence ou même le jeune plant vont mourir. La semence ou les racines des plants affectés peuvent devenir gris foncé ou noires. L’expression « brûlure par les engrais » provient de ce noircissement ainsi causé.
La quantité d’humidité dans le sol aura beaucoup d’effet sur l’ampleur des brûlures causées par les engrais. C’est ce qui explique que les buttes peuvent être davantage affectées que les zones plus basses qui demeurent plus humides. Si le sol est mouillé, les sels d’engrais dissous se dilueront et s’éloigneront des semences, ce qui réduira la pression osmotique et l’ampleur des dommages. Ce sont les sols sableux séchant rapidement, surtout au cours des printemps secs, qui affichent les dommages les plus importants à cet égard.
Indice de salinité des engrais
L’indice de salinité est une mesure de la concentration en sels apportée par l’engrais à la solution du sol. On le calcule en comparant l’augmentation du potentiel osmotique qu’un engrais fournit comparativement à l’augmentation de potentiel osmotique de nitrate de sodium ajouté à de l’eau. L’indice de salinité du nitrate de sodium correspond à 100. L’indice de salinité d’un engrais mixte contenant du N, P, K est calculé en faisant la somme des valeurs de chaque composant. L’indice de salinité des engrais contenant de l’azote, du potassium et des engrais à base de sulfates et de soufre est plus élevé que celui des engrais phosphatés.
Il est important de savoir que les valeurs des indices de salinité ne permettent pas de prédire l’ampleur des dommages qui pourront survenir dans une culture dans un champ donné. Ces valeurs ne procurent qu’une valeur relative d’un produit par comparaison à un autre. L’indice de salinité de certains engrais est présenté au tableau 1. La quantité d’engrais qui peut être appliquée sans risque dépend de la culture, du type d’engrais, de la dose utilisée, du type de sol et de la teneur en humidité de ce dernier. Ainsi, le blé est modérément tolérant à des concentrations élevées en sel, le maïs y présente une certaine tolérance alors que le soya y est très sensible.
Tableau 1. Indice de salinité de certains engrais
Les engrais qui produisent de l’ammoniaque libre comme l’urée intensifient également le stress imposé aux plantules, ce qui peut accroître les dommages. La toxicité due à l’ammoniaque survient lorsque l’urée se décompose en ammoniaque. Des concentrations élevées d’ammoniaque à proximité des semences qui sont en train de germer sont toxiques et nuisent à l’assimilation de l’eau et des éléments nutritifs. L’ammoniaque libre dans le sol s’accroît en présence d’un pH élevé du sol, d’une faible CEC et sous des conditions sèches. Lorsque l’humidité dans le sol est élevée, l’hydrogène de l’eau se fixe à l’ammoniaque et le transforme en ammonium, ce qui réduit les risques de dommages causés par l’ammoniaque.
Existe-t-il une dose d’engrais sans danger pour le soya?
Étant donné que la teneur du sol en humidité est importante pour prédire l’ampleur de la brûlure causée par les engrais, il est très difficile d’établir une dose considérée sûre pour une culture sensible comme le soya. Cela n’est certainement pas aussi simple que de choisir un engrais qui possède un indice de salinité relativement bas. Une seule pluie peut faire la différence entre une absence de dommages et une réduction majeure de la densité de peuplement.
Un essai a été réalisé en 2018 dans le cadre des journées de diagnostic du Sud-Ouest au collège de Ridgetown, au cours duquel on a montré des cas de brûlure par les engrais dans le soya. Trois produits ayant différents indices de salinité ont été appliqués dans la raie de semis, à quatre dates de semis afin que les teneurs en humidité du sol soient différentes. Les résultats ont montré qu’il était difficile d’établir des doses sûres pour le soya. La quantité d’humidité dans le sol ce printemps a constamment diminué, de la première date de semis jusqu’à la dernière. Les semis ont été effectués les 23 avril, 7 mai, 23 mai et 11 juin. Les trois engrais utilisés étaient de l’urée (indice de salinité de 75), du sulfate d’ammonium (indice de salinité de 88) et un mélange 50/50 de MESZ/K-Mag (indice de salinité de 33).
La figure 1 montre que dans le cas des semis effectués le 23 avril, MESZ/K-Mag n’a pas réduit de manière significative la densité de peuplement. L’engrais a été appliqué dans la raie de semis. Toutefois, le sulfate d’ammonium a réduit les densités de peuplement d’environ 30 % et l’urée, qui possédait l’indice de salinité le plus élevé, a réduit les densités de peuplement de plus de 70 % (voir la figure 2). À partir de cette comparaison, on pourrait conclure qu’un indice de salinité de 33 ou moins serait sans danger pour le soya. Toutefois, pour les semis effectués le 23 mai, même le MESZ/K-Mag, dont l’indice de salinité est relativement faible, a causé une importante réduction dans la densité de peuplement. Dans le cas des semis effectués le 11 juin, plus de 70 % des plants ont été détruits lorsqu’on avait appliqué le mélange MESZ/K-Mag (voir la figure 3). L’urée a entièrement décimé la parcelle des semis effectués à cette date.
Figure 1. Semis effectués le 23 avril avec application de MESZ/K-Mag – Pas de réduction dans les densités de peuplement.
Figure 2. Semis effectués le 23 avril avec application d’urée – 70 % de réduction dans les densités de peuplement.
Figure 3. Semis effectués le 11 juin avec application de MESZ/K-Mag – 70 % de réduction dans les densités de peuplement.
Cette démonstration relativement simple montre que la date de semis (qui conditionne l’humidité du sol) peut faire la différence entre une dose sûre et une récolte manquée.
Alors, revenons à la question de départ : existe-t-il une dose sûre pour l’engrais appliqué dans la raie de semis de soya?
La réponse courte est oui, mais les doses sûres pour tous les types de sols et de teneurs en humidité ne sont pas utiles, car les valeurs sont extrêmement basses. Par conséquent, le MAAARO recommande qu’aucun engrais sec ne soit appliqué avec les semences de soya. Cela se justifie surtout par le fait que le soya est l’une des cultures les plus sensibles à la brûlure par les engrais et parce qu’il y existe peu de preuve que les rendements de soya augmentent lorsque les semences sont mises en terre avec des engrais secs comparativement aux applications en pleine surface. Bien que certains essais réalisés en Ontario aient montré qu’une dose de 25 lb/acre de phosphate réel sous forme de PMA est sûre dans des rangs espacés de 15 po, les gains de rendement obtenus étaient décevants. Manitoba Agriculture suggère qu’une dose de 10 lb/acre de phosphate réel sous forme PMA est sûre pour les semences de soya placées dans des rangs espacés de 6 ou 7 po lorsque l’humidité du sol est adéquate. Des réductions dans les densités de peuplement peuvent toutefois se produire avec ces faibles doses de PMA, mais les pertes seront relativement peu élevées.
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Some crops respond well to seed placed fertilizer. Applying phosphorus to wheat in-furrow has become standard practice for many growers. The amount of fertilizer that can be applied safely depends on the crop species, the type of fertilizer, the rate, soil type and soil moisture. Complete crop failures are possible if the seed or seedling is “burned” with excess fertilizer. Is there a safe rate of dry fertilizer phosphorus (P) and potassium (K) that can be applied in furrow for soybeans?
What Causes Fertilizer Burn?
There are two ways in which commercial fertilizer may cause injury. The first is salt injury and the second is ammonia toxicity. Essentially all commercial fertilizers contain salt. As they dissolve, the salt concentration in the soil solution increases. Salt injury occurs when the amount of salt close to the seed is greater than the salt that naturally occurs in the cells of the seed. The difference in osmotic pressure causes water to move out of the seed into the soil solution, which dries out the seed. If there is significant desiccation the seed or even young plant will die. The seed or roots of damaged plants may look dark grey or black. The term fertilizer burn comes from this blackened appearance.
The amount of moisture in the soil will greatly influence the amount of fertilizer burn. This is why knolls may be more impacted than lower areas where moisture conditions are higher. If the soil is wet the dissolved fertilizer salts in the soil will become diluted and move away from the seed reducing the osmotic pressure and the amount of injury. Sandy soils that dry out quickly, especially in a dry spring, show the greatest amount of injury.
Fertilizer Salt Index
Salt index is a measure of the salt concentration that a fertilizer causes in the soil solution. It is calculated by comparing the increase of osmotic potential that a fertilizer produces compared to the increase in osmotic potential of sodium nitrate when added to water. The salt index of sodium nitrate is defined as 100. The salt index of a mixed fertilizer that contains N, P, and K is calculated by adding up the value from each of the components. Nitrogen, potassium, and sulphate-sulphur fertilizers have higher values than phosphorus fertilizer.
It is important to know that salt index values do not predict the amount of injury that will occur to a crop in a specific field. They just provide a relative value of one product compared to another. The salt index of some fertilizers are shown in Table 1. The amount of fertilizer that can be applied safely depends on the crop species, the type of fertilizer, the fertilizer rate, soil type and soil moisture. For example, wheat is moderately tolerant to high salt conditions, and corn has some tolerance, while soybeans are very sensitive.
Table 1. Salt index of Selected Fertilizers
Fertilizers that produce free ammonia such as urea will also increase stress placed on the seedling, which can increase injury. Ammonia toxicity occurs as urea breaks down to ammonia. High concentrations of ammonia near germinating seed is toxic and impairs water and nutrient uptake. Free ammonia in the soil is increased with high soil pH, low CEC, and under dry conditions. When soil moisture is high, hydrogen from water will attach to ammonia to convert it to ammonium, which reduces the potential of ammonia injury.
Is there a Safe Rate for Soybeans?
Since the amount of soil moisture is important in predicting the extent of fertilizer burn, establishing a “safe” rate for a sensitive crop such as soybeans is very difficult. It’s certainly not as simple as just picking a fertilizer with a relatively low salt index. One rainfall can make the difference between no damage and a significant stand reduction.
A trial was established in 2018 for the Southwest Diagnostic Days at Ridgetown College which demonstrated fertilizer burn in soybeans. Three products were applied in-furrow with different salt index values. Four planting dates were chosen to establish different soil moisture levels. The results demonstrated the difficulty of establishing safe rates for soybeans. The amount of soil moisture this spring continued to decline from the first planting date for each subsequent planting date. The planting dates were April 23rd, May 7th, May 23rd, and June 11th. The three fertilizers used were urea (salt index of 75), ammonium sulphate (salt index of 88), and a 50/50 mix of MESZ/K-Mag (salt index of 33).
Figure 1 shows that during the April 23rd planting date MESZ/K-Mag did not reduce plant stands significantly. Fertilizer was placed in-furrow. However, ammonium sulphate reduced stands by about 30% and urea with the highest salt index reduced stands by over 70% (see Figure 2). From this comparison it could be argued that a salt index of 33 or lower is safe for soybeans. However, by the May 23rd planting date even the MESZ/K-Mag with a relatively low salt index caused a large plant stand reduction. By the June 11th planting date over 70% of the plants were destroyed when using the MESZ/K-Mag mixture (see Figure 3). The urea completely decimated the stand for this planting date.
Figure 1. April 23rd planting with MESZ/K-Mag – No plant stand reduction.
Figure 2. April 23rd planting with urea – 70% reduction in plant stand.
Figure 3. June 11 planting with MESZ/K-Mag – 70% reduction in plant stand
This relatively simple demonstration showed how planting date (soil moisture) can make the difference between a safe rate and a complete crop failure.
So, back to the original question: is there a safe rate for in-furrow dry fertilizer for soybeans?
The quick answer is yes, but safe rates across all soil types and moisture levels are not useful because the numbers are extremely low. Therefore, OMAFRA recommends no dry fertilizer be placed with soybean seed. This is mostly because soybeans are one of the most sensitive crops to fertilizer burn and because there is little evidence that soybean yields improve with seed placed dry fertilizer compared to broadcast applications. Although some Ontario experiments have shown that 25 lbs/ac of actual phosphate in the form of MAP is safe in 15” rows, yield gains from those trials were disappointing. Manitoba Agriculture suggests that 10 lbs/ac of actual phosphate in the form of MAP is safe with soybean seed in 6 or 7” rows when adequate soil moisture was present. Stand reductions can still occur with these low rates of MAP but losses will be relatively small.
