Utilisation d'engrais azotés enrichis au sélénium (N enrichi au Se)

Fiches techniques - MSc Solutions de Biocontrôle pour la Santé des Plantes - BOOST - Réduction de l'IFT

Les engrais azotés enrichis en sélénium sont des produits azotés standards — tels que l'urée, l'UAN, le sulfate d'ammonium ou les mélanges NPK — qui ont été enrobés ou imprégnés de petites quantités contrôlées de sélénium, généralement sous forme de sélénate de sodium (Na₂SeO₄) ou de sélénite de sodium (Na₂SeO₃). Lorsqu'ils sont appliqués sur le terrain, ces engrais améliorent la performance des cultures en renforçant la tolérance au stress, en favorisant une croissance racinaire plus saine et en renforçant les systèmes de défense des plantes. Le sélénium aide les plantes à modérer le stress oxydatif, à maintenir une meilleure fonction chlorophyllienne et à faire face à la sécheresse, à la salinité et à certaines pressions pathogènes. Parce que le sélénium est délivré conjointement avec l'azote, les cultures l'absorbent plus efficacement, ce qui se traduit souvent par une croissance initiale plus forte, un meilleur vigueur et des peuplements plus homogènes. Cela fait des engrais azotés enrichis en Se une option pratique et prête à l'emploi pour les agriculteurs souhaitant améliorer la résilience et la productivité des cultures sans modifier leurs programmes d'engrais existants.

Principe

Le sélénium (Se) n'est pas requis en grandes quantités par les plantes, mais de petites additions de Se via les engrais peuvent significativement améliorer la performance des cultures en conditions de terrain. Le principe agronomique derrière l'utilisation des engrais azotés enrichis en Se est que le sélénium, appliqué en doses très faibles et contrôlées, améliore les fonctions physiologiques des plantes telles que la capacité antioxydante, la tolérance au stress, le développement racinaire et l'efficacité d'utilisation de l'azote. Ces améliorations aident les cultures à maintenir une meilleure croissance sous sécheresse, salinité, températures élevées et autres stress environnementaux — conduisant à des rendements plus stables.

Dans les engrais, le sélénium est principalement fourni sous deux formes inorganiques : le sélénate (SeVI) et le sélénite (SeIV).

Sélénate (SeVI) est très soluble et se déplace facilement dans le sol et les tissus végétaux. Il est absorbé efficacement par les racines et transporté vers les feuilles, où il soutient la photosynthèse et la défense contre le stress.
Sélénite (SeIV) est plus fortement lié aux particules du sol et tend à rester près de la zone racinaire. Il est absorbé plus lentement mais favorise l'activité racinaire et la réduction du stress oxydatif.

Une fois à l'intérieur de la plante, le sélénium participe à la voie métabolique du soufre, où il stimule le système antioxydant naturel de la plante (par exemple, glutathion, peroxydases). Cela réduit les dommages cellulaires, retarde la sénescence foliaire et aide les plantes à maintenir une surface foliaire plus verte durant les stades critiques de croissance.

Les engrais azotés agissent comme vecteurs pratiques pour le sélénium car ils assurent une distribution uniforme sur le terrain et améliorent l'absorption du Se. L'application d'azote stimule la synthèse d'acides aminés et de protéines dans les cultures, ce qui favorise l'incorporation du sélénium dans le métabolisme végétal et améliore la résilience physiologique de la plante. Cette synergie Se–N se traduit par des améliorations telles qu'un meilleur maintien de la chlorophylle, des systèmes racinaires plus forts, une meilleure absorption des nutriments et une plus grande tolérance au stress environnemental (Ramkissoon et al., 2019).

Description des Formulations

Granulés d'urée enrichis en sélénate (mélanges solides) Ils consistent en granulés d'urée imprégnés ou enrobés de sélénate de sodium. Lors de la dissolution, N et Se sont simultanément disponibles dans la zone racinaire. Premarathna et al. (2012) ont démontré que l'application d'urée enrichie en sélénate dans les rizières inondées au stade montaison augmentait significativement la concentration de Se dans le grain de riz, avec plus de 90 % du Se total du grain sous forme de SeMet, indiquant une biofortification très efficace.
Granulés macronutriments enrobés de Se (ex. Se + sulfate d'ammonium, Se + NPK) Ils sont fabriqués par enrobage ou mélange. Cependant, leur performance dépend de la dissolution des granulés, du pH du sol et des conditions redox. Dans les sols alcalins ou réducteurs, le sélénate peut être rapidement converti en SeIV moins disponible, réduisant la biodisponibilité du Se. Ramkissoon et al. (2019) ont constaté que bien que les macronutriments granulaires enrichis en Se fonctionnaient dans certains sols, les applications pures de sélénate soluble étaient généralement plus efficaces pour une absorption constante du Se.
Applications foliaires de Se avec vecteurs N (urée liquide ou UAN) L'application foliaire de solutions de sélénate ou sélénite combinées à 2 % (p/v) d'urée améliore la pénétration cuticulaire et la translocation du Se vers les grains. Les études montrent que les mélanges foliaires Se + N peuvent doubler l'accumulation de Se dans le grain par rapport aux pulvérisations uniquement Se, tout en réduisant l'accumulation de Se dans le sol et les risques environnementaux (Ramkissoon et al., 2019).
Engrais composés enrichis en Se et formulations à libération lente/nano-Se Les innovations récentes incluent le nano-sélénium et le Se lié à des vecteurs organiques ou microbiens, conçus pour stabiliser le Se dans le sol, prévenir la lixiviation et prolonger sa disponibilité (Kang et al., 2024). Ces formulations améliorent également la diversité microbienne du sol et l'activité enzymatique, favorisant le cycle des nutriments et la biodisponibilité du Se dans la rhizosphère.

Comment utiliser les engrais azotés enrichis en Se

Application en épandage ou en base : Appliquer les granulés enrichis en Se dans le cadre de l'apport standard d'azote (en base ou en complément). Dans le riz, l'épandage d'urée enrichie en Se dans l'eau d'inondation au stade montaison a considérablement amélioré l'accumulation de Se dans le grain (Premarathna et al., 2012).
Application foliaire : Utiliser des solutions à faible concentration de Se (typiquement <50 mg Se·L⁻¹) mélangées à 2 % d'urée ou d'UAN. Appliquer aux stades de remplissage du grain ou du tubercule pour maximiser le transfert de Se vers les tissus comestibles. La voie foliaire offre une haute efficacité, utilisant une masse minimale de Se tout en maintenant des niveaux sûrs de résidus.
Traitement ou trempage des semences : Pour les cultures à petites graines, un trempage de courte durée dans des solutions diluées de Se peut améliorer la vigueur des plantules et l'absorption de Se. Cependant, les concentrations doivent être extrêmement faibles pour éviter la phytotoxicité (Danso et al., 2023).

La biofortification en Se favorise les rendements et les paramètres de qualité des cultures. Les approches de biofortification en Se incluent (1) les outils génétiques, (2) l'application foliaire, (3) l'amendement du sol, (4) la biofortification agronomique, (5) l'épandage dans les sols, (6) le fumier vert enrichi en Se, la croissance et le développement améliorés des plantes, (7) la biofortification nano à la feuille ou au sol, et (8) l'association culturale avec des plantes hyperaccumulatrices de Se (Hossain et al., 2021).

Quand l'utiliser

Céréales: Les pulvérisations foliaires au stade montaison ou début remplissage du grain maximisent la formation de SeMet dans le grain. Le Se appliqué au sol au stade montaison dans le riz inondé est également efficace (Premarathna et al., 2012).
Cultures racines/tubercules: L'application de Se + N durant les stades de grossissement améliore la translocation du Se dans les tubercules et peut augmenter le rendement (Li et al., 2023).
Légumes feuilles: Les pulvérisations foliaires de Se aux stades végétatifs tardifs augmentent les niveaux de Se mais nécessitent un contrôle rigoureux pour éviter altération du goût ou dommages tissulaires (Schiavon et al., 2022).

Avantages

Résistance à la salinité : L'efficacité du sélénium dans la prévention de ce stress a été documentée dans plusieurs publications. Des oignons cultivés sur un sol limoneux avec une salinité de 8 dS/m ont été moins affectés par le stress salin après une application de Se sous forme de sélénite de sodium (0,5-1 kg/ha) (Bybordi et al., 2018).

Nutrition humaine et biodisponibilité : Les engrais enrichis en Se augmentent efficacement l'apport alimentaire en Se, la majorité du Se accumulé dans les cultures étant sous forme de sélénométhionine, une forme hautement biodisponible. Le Se agit comme un puissant antioxydant et protège l'organisme contre les maladies cardiaques, les problèmes cardiovasculaires, certains cancers et est bénéfique pour la santé thyroïdienne (Hossain et al., 2021).
Bénéfices agronomiques et physiologiques : Une application appropriée de Se améliore les activités des enzymes antioxydantes (ex. glutathion peroxydase, ascorbate peroxydase), accroît l'efficacité photosynthétique et augmente la résistance au stress oxydatif (Li et al., 2023).

Limites et risques

Risque de toxicité : Le sélénium est un oligo-élément essentiel pour l'homme, avec un apport recommandé de 55–70 µg par jour (Schiavon et al., 2022). Un excès de Se dans les aliments peut entraîner une sélénose chez les animaux et les humains.
Contraintes chimiques du sol : Le pH, la matière organique, le redox et la teneur en argile déterminent la mobilité du Se. Le sélénate peut être réduit en SeIV ou Se élémentaire sous conditions d'engorgement ou réductrices, limitant l'absorption par la plante (Sarwar et al., 2020).
Préoccupations environnementales : La lixiviation du sélénate soluble dans les eaux souterraines ou le ruissellement vers les milieux aquatiques peut causer des dommages écologiques. Des zones tampons et un dosage précis sont essentiels.
Défis réglementaires et logistiques : L'utilisation des engrais au Se est réglementée dans plusieurs pays, avec une disponibilité commerciale limitée. Une manipulation sûre et le respect strict des limites nationales sont requis (Danso et al., 2023).

Témoignages de terrain

Riz : Deux espèces de Se, sélénate (SeO4 2−) et sélénite (SeO3 2−), ont été appliquées à un taux équivalent à 30 g ha−1. Quatre méthodes d'application ont été employées : (i) Se appliqué à la préparation du sol, (ii) granulés d'urée enrichis en Se appliqués dans l'eau d'inondation au stade montaison ; (iii) application foliaire de Se au stade montaison ; et (iv) engrais liquide au Se appliqué au sol ou dans l'eau d'inondation au stade montaison. Premarathna et al. (2012) ont rapporté des concentrations de Se dans le grain 5–6× plus élevées après épandage d'urée enrichie en sélénate dans l'eau d'inondation, avec >90 % du Se sous forme de SeMet.
Blé : Ramkissoon et al. (2019) ont démontré que l'application foliaire de Se + 2 % d'urée doublait la teneur en Se du grain comparé à l'application foliaire uniquement Se. Un essai en pots a été mis en place pour étudier si l'application de 3,33 µg kg−1 de Se (équivalent à 10 g ha−1) au blé pouvait être rendue plus efficace par sa co-application avec des vecteurs macronutriments, soit au sol, soit sur les feuilles. Au sol, le Se a été appliqué seul (sélénate uniquement) ou sous forme d'engrais macronutriments granulaires enrichis en Se fournissant azote, phosphore, potassium ou soufre. La co-application foliaire de Se avec un vecteur N a doublé la concentration de Se dans les grains de blé comparé à l'application foliaire de Se seule.
Pomme de terre : Li et al. (2023) ont constaté que Se + N amélioraient la fonction racinaire, la photosynthèse et l'accumulation de Se dans les tubercules, augmentant l'efficacité du rendement. Des essais sur le terrain ont été conduits en 2019–2020 et 2020–2021. Trois niveaux d'azote, soit 0 kg N ha-1 (N0), 150 kg N ha-1 (N1) et 200 kg N ha-1 (N2), et trois niveaux de Se, soit 0 g Se ha-1 (Se0), 500 g Se ha-1 (Se1) et 1000 g Se ha-1 (Se2), ont été mis en place.
Légumes feuilles : Schiavon et al. (2022) ont observé un enrichissement en Se dépendant de la dose dans les feuilles de roquette, modifiant la composition phytochimique et la valeur nutritionnelle. Le Se a été appliqué par voie foliaire sous forme de sélénate à 2,5, 5 ou 10 mg par plante sur deux espèces de roquette, Diplotaxis tenuifolia et Eruca sativa, cultivées en sol, et les effets en termes d'enrichissement en Se et de contenu en métabolites primaires et secondaires ont été comparativement analysés. L'application foliaire de Se à la dose minimale (2,5 mg Se par plante) a augmenté la biomasse fraîche des feuilles et des racines.

Conclusions

Les engrais azotés enrichis en sélénium sont un outil agronomique éprouvé qui améliore la vigueur des cultures, la tolérance au stress et l'efficacité d'utilisation des nutriments. De petites doses bien régulées de Se — surtout lorsqu'elles sont appliquées avec l'azote durant les stades reproductifs — renforcent l'activité antioxydante, soutiennent la croissance racinaire et aident à maintenir la stabilité des rendements sous sécheresse, chaleur ou salinité. Parce que le Se a une plage de sécurité étroite, les applications doivent être adaptées aux conditions du sol et aux besoins des cultures. Lorsqu'ils sont correctement gérés, les engrais azotés enrichis en Se offrent un moyen rentable d'améliorer la résilience des plantes et la performance globale des engrais.

Cette page a été rédigée en partenariat avec Msc Boost

Références

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Hossain, A., Skalicky, M., Brestic, M., Maitra, S., Sarkar, S., Ahmad, Z., ... & Laing, A. M. (2021). Selenium biofortification: Roles, mechanisms, responses and prospects. Molecules, 26(4), 881.

Kang, Y., Ming, J., Fu, W., Long, L., Wen, X., Zhang, Q., ... & Yin, H. (2024). Selenium fertilizer improves microbial community structure and diversity of rhizospheric soil and selenium accumulation in tomato plants. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 55(10), 1430–1444.

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Premarathna, L., McLaughlin, M. J., Kirby, J. K., Hettiarachchi, G. M., Stacey, S., & Chittleborough, D. J. (2012). Selenate-enriched urea granules are a highly effective fertilizer for selenium biofortification of paddy rice grain. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60(23), 6037–6044.

Ramkissoon, C., Degryse, F., da Silva, R. C., Baird, R., Young, S. D., Bailey, E. H., & McLaughlin, M. J. (2019). Improving the efficacy of selenium fertilizers for wheat biofortification. Scientific Reports, 9, 19520.

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