Eléments de référence pour le raisonnement des épandages mécaniques d’engrais

Eléments de référence sur le matériel
Effet des mauvais réglages élémentaires

Le premier réglage élémentaire à surveiller est celui de l’attelage épandeur/tracteur. Le non respect de la symétrie par rapport à l’axe du tracteur (axe de l’épandeur déporté), de la hauteur (appareil trop haut, trop bas), de l’horizontalité (appareil en dévers, trop penché vers l’avant ou vers l’arrière), sont autant de facteurs d’influence sur la qualité des épandages. Il en est de même lorsque l’épandeur est en mauvais état (disque déformé, pâles déformées ou trop usées,…). Les figures 6 et 7 (voir fichier pdf) donnent le type de dissymétrie et l’extrême hétérogénéité des épandages dus au non respect des réglages élémentaires de l’attelage (ici dévers exagéré) et à des défauts sur une pièce maîtresse (ici disque déformé). Les Coefficients de Variation obtenus (35 à 42 %) sont pratiquement de 1,4 à 1,8 fois la valeur obtenue en conditions normales d’épandage de l’Ammonitrate.

Étalonnage de l’épandeur centrifuge

Les quatre éléments qui interviennent dans l’étalonnage d’un épandeur centrifuge sont la dose Q à épandre, la vitesse V avec laquelle évolue le tracteur, la largeur L d’épandage, le débit D de l’appareil et la superficie S à fertiliser. Ces paramètres sont reliés par l’équation simple (D = Q VL/S).

En mode d’expression usuel avec Q en kg/ha, V en km/h, L en m et S en ha, la relation de calibrage ci-dessus devient D(kg/min)= QVL/600.

Détermination de la dose Q

La détermination de la dose d’engrais Q à épandre est du ressort du spécialiste en fertilisation. Q est fonction de l’élément considéré (azote, phosphore, potasse), de la culture envisagée (céréale, légumineuse, betterave,…), du niveau de productivité réalisable dans la zone (élevé, moyen, médiocre) et du mode d’apport (totalement bloqué, fractionné). Des logiciels ont été mis au point dans le contexte marocain depuis déjà une dizaine d’années et peuvent être utilisés pour le calcul des plans de fumure, que ce soit pour les agrumes ou la grande culture. Pour les problèmes d’épandage que nous traitons dans la présente étude, la valeur de Q est sans grand intérêt, pourvu qu’elle soit raisonnable et couverte par la gamme de doses pour laquelle l’appareil a été calibré au départ par le constructeur.

Détermination de la vitesse V

Méthode de détermination et règles à respecter: Pour des impératifs liés au confort du conducteur, à sa sécurité, voire à la sécurité du matériel lui même, la vitesse d’avancement V doit être choisie in situ, la trémie de l’épandeur à moitié chargée. La détermination en est faite sur une distance de 100 m en répétant l’aller retour 2-3 fois, la rotation de la prise de force étant calée sur 540 tr/min et le rapport choisi au niveau de la boite de vitesse maintenu constant. Le tableau 3 (voir fichier pdf) donne les résultats obtenus sur ce point à Itto Aomar.

La vitesse avec laquelle le tracteur peut évoluer sur le terrain (V) est manifestement plus grande pour un épandage en terrain plat, que pour un épandage en pente ou le long des courbes de niveau. La vitesse à adopter est également plus grande sur un état de surface affiné que sur un terrain motteux ou pierreux. En sol trop argileux travaillé à sec à la charrue à socs, l’épandage s’avère parfois même quasi impossible du fait des gros blocs soulevés par cet outil. Il faut, soit attendre l’arrivée des premières pluies, soit faire appel à un rouleau pour briser les mottes.

Facteurs influant sur V: Les essais menés à Itto Aomar sur cet aspect, montrent que même à rapport et à accélération constants, V reste légèrement influencée par le type de tracteur. La vitesse est globalement plus régulière avec un 4RM qu’avec un 2RM, sauf le long des courbes de niveau où il y a égalité de performances entre les deux. Bien évidemment, le faible écart constaté n’a qu’un intérêt pratique limité. Il n’est pas question de chercher à s’équiper en tracteur 4RM (quant on n’en a pas) ou à l’affecter en priorité aux épandages (quand d’autres travaux plus importants tels que les labours attendent) sous prétexte qu’il y a une petite amélioration de la qualité des épandages.

On note également un effet net de la pente (effet de régulation de la pompe d’injection en montée) et de l’état de surface du sol (régularité meilleure en terrain plat qu’en terrain en pente, en sol sec qu’en sol humide).

Recherche de la largeur optimale

Avec un épandeur centrifuge, la répartition transversale de l’engrais (dans le sens perpendiculaire à l’avancement), n’est pas uniforme mais dégressive. Plus on s’éloigne de l’axe du tracteur, plus la dose diminue. D’où la nécessité, pour obtenir un épandage homogène, d’un recouvrement partiel entre la bande B1 fertilisée à l’aller et la bande B2 fertilisée au retour.

Le tableau 4 (voir fichier pdf) présente les largeurs maximales et optimales obtenues dans les essais en hall au Domaine Itto Aomar. Les valeurs dépendent des caractéristiques physiques des produits. Elles sont plus faibles pour les produits pulvérulents et plus importantes pour les produits compactés à gros grain dense. Lm et Lo sont également influencées par le type de matériel (le bidisque donnant tout naturellement des largeurs supérieures que le monodisque).

Pour le mono-disque (type d’appareil plus courant aux Domaines Agricoles en raison de son faible prix d’achat), les résultats obtenus permettent en outre de classer globalement les largeurs optimales d’épandage des produits en 4 groupes:

  • Groupe 1 à largeur d’épandage optimale faible (L = 7 m), formé par les trois produits pulvérulents (SSPp, SKp, MAP) et le produit cristallisé (SA);
  • Groupe 2 à largeur d’épandage optimale égale à 10 m, formé par la perlurée;
  • Groupe 3 à largeur d’épandage optimale entre 11 et 12 m, formé par les cinq autres granulés testés (AM, TSP, ASP, DAP, 14-28-14C);
  • Groupe 4 à largeur d’épandage optimale de 14 m formé par les deux produits compactés (KCLc, SKc).

L’hétérogénéité d’épandage obtenue avec le monodisque après recouvrement, reste globalement élevée par rapport aux normes en usage en Europe. Des écarts particulièrement importants existent également entre les indications fournies par la fiche de réglage de ce matériel et les tests réels d’optimisation de la largeur de travail sur le terrain (14 m contre 22 m pour les granulés à gros grain et 12 m contre 18 m pour les granulés à grain moyen). La notice du constructeur donne l’impression de privilégier le rendement de la machine (plus d’ha par jour).

Le niveau d’hétérogénéité, après recouvrement, reste par contre globalement voisin de la norme pour l’épandeur bidisque testé, sans pour autant atteindre les nouvelles performances (CV < 7 % pour l’urée et l’ammonitrate) avancées par cette entreprise sur ses nouveaux matériels mis récemment sur le marché.

Détermination du débit de l’épandeur D

Une fois la dose Q, la vitesse d’avancement V et la largeur de travail L choisies, le débit (en kg/min) se déduit directement de la relation précédente (D = QVL/600).

La relation débit/ouverture de la trappe de dosage est une relation à peu près linéaire mais avec des pentes et des ordonnées à l’origine différentes, en rapport avec la nature ou plus exactement avec la coulabilité du produit. Le tableau 5 (voir fichier pdf) présente les pentes et les ordonnées à l’origine types par groupe de produits, obtenues dans le cadre de la présente étude.

Ce débit est sensiblement influencé par la hauteur du produit dans la trémie. Pour l’ASP, le MAP, le DAP et le 14-28-14C, l’effet hauteur est régi par le modèle quadratique commun:

D (kg/min) = 0,0867 H (%) – 0,0005H2 + 8,4185

Ce résultat suggère, pour avoir un débit constant, soit d’alimenter constamment l’épandeur au travail pour que son niveau ne baisse pas trop, soit de disposer d’épandeur équipé de volet de dosage à commande différentielle assisté par ordinateur, comme celui proposé en agriculture de précision.

Pour la pratique agricole, qui nous préoccupe le plus ici, la détermination de D est souvent facilitée par la notice de réglage du constructeur. En l’absence de cette notice, D peut être déterminé par tâtonnement et approximations successives, en faisant varier l’ouverture depuis le minimum et en pesant l’engrais correspondant récolté dans un bac. Avec 5 ou 6 points de référence, D est donné soit par la méthode graphique soit par interpolation linéaire.

Le cas particulier de l’épandeur pneumatique à rampes

Que le produit soit pulvérulent, compacté ou granulé, l’uniformité d’épandage obtenue avec ce matériel est irréprochable (tableau 6) (voir fichier pdf). L’appareil est en outre simple à régler et d’une utilisation très facile (largeur de travail fixe et égale à celle de la rampe, facile à contrôler, homogénéité remarquable et moins influencée par la forme de l’engrais, par le vent,..). Malheureusement, dans le contexte Marocain, cet épandeur n’a pas rencontré le succès attendu. Introduit aux Domaines Agricoles dans les années 1985, il n’a pas pu résister devant les appareils centrifuges en raison de son coût élevé (48.882 Dh en 1986 contre 2500 Dh pour un appareil centrifuge monodisque), de son rendement plus faible, de sa fragilité (usure rapide des tubes, des joints,..), et de son inadaptation aux terrains accidentés. Le coût de maintenance et le manque de pièces de rechange n’avaient pas joué non plus en sa faveur.

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