Karamö, le prof virtuelLeçon 4 sur 4
Les engrais composés
Je sais distinguer les engrais composés binaires et ternaires, de mélange, complexes et organo-minéraux, calculer la formule d'un mélange et composer une fumure qui correspond à une dose conseillée.
- 50 min
- 6 exercices corrigés
- 3 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir un engrais composé et distinguer engrais binaires et ternaires
- Distinguer engrais de mélange, engrais complexes et engrais organo-minéraux
- Écrire les équations de fabrication des phosphates d'ammonium
- Calculer la formule N-P-K d'un mélange d'engrais simples
- Calculer les masses d'engrais à épandre pour respecter une dose (fumure de fond et de couverture)
Avant de commencer : Les leçons « Les engrais », « Les engrais organiques » et « Les engrais minéraux » (formule N-P-K, teneurs de l'urée, du superphosphate et du chlorure de potassium, quantité de matière).
1Je découvre
Dans un village près de Mamou, Alpha cultive un hectare de maïs. L'agent de vulgarisation agricole lui a laissé une fiche : « Dose conseillée : 90 unités de N, 45 unités de P2O5 et 45 unités de K2O par hectare. »
Au magasin, Alpha a le choix. Il peut acheter trois engrais simples (urée, superphosphate, chlorure de potassium) et les épandre un par un. Ou bien acheter des sacs de « 15-15-15 », qui apportent les trois éléments en un seul passage. Son voisin Ousmane lui dit : « Avec le 15-15-15 seul, tu n'auras jamais assez d'azote pour ton maïs. »
Alpha se demande : combien de sacs de 15-15-15 lui faut-il ? Ousmane a-t-il raison ? Et s'il complète avec de l'urée, quelle quantité doit-il ajouter ?
Qu'est-ce qu'un engrais composé, comment le fabrique-t-on, et comment l'utiliser pour respecter exactement une dose conseillée ?
2Je comprends
1. Définition et classement
Un engrais composé est un engrais qui apporte au moins deux des trois éléments majeurs (N, P, K). On distingue :
- les engrais binaires, qui apportent deux éléments : NP (exemple : 18-46-0), NK (exemple : 13-0-46) ou PK (exemple : 0-20-20) ;
- les engrais ternaires, ou NPK, qui apportent les trois éléments (exemples : 15-15-15, 10-20-20, 12-24-12).
Le « 0 » dans la formule indique l'élément absent. Beaucoup d'engrais composés contiennent aussi des éléments secondaires (soufre, magnésium) ou des oligo-éléments, indiqués à part sur le sac.
2. L'équilibre d'une formule
On compare souvent les trois nombres entre eux, en les divisant par le plus petit : c'est l'équilibre (ou rapport) de la formule.
- 15-15-15 a un équilibre 1-1-1 : autant de chaque élément.
- 10-20-20 a un équilibre 1-2-2 : deux fois plus de P2O5 et de K2O que d'azote. Il convient à une fumure de fond, au semis.
- 12-24-12 a un équilibre 1-2-1.
Un engrais « équilibré » n'est pas forcément adapté : ce qui compte, c'est l'équilibre dont la culture a besoin. Les céréales (maïs, riz) ont souvent besoin de plus d'azote que ce qu'apporte un NPK 1-1-1 ; on complète alors avec un engrais azoté simple.
3. Comment fabrique-t-on un engrais composé ?
- Mélange physique de granulés d'engrais simples
- Chaque granulé n'apporte qu'un élément
- Fabrication simple, souple, moins coûteuse
- Risque de tri des granulés pendant le transport
- Obtenu par réaction chimique
- Chaque granulé contient tous les éléments
- Fabrication industrielle plus lourde
- Répartition régulière au champ
Les engrais de mélange sont préparés en mélangeant des engrais simples secs, par exemple urée, superphosphate et chlorure de potassium. Il faut des granulés de même taille, sinon ils se séparent dans le sac (les plus fins tombent au fond) et l'épandage devient irrégulier. Certains produits ne doivent pas être mélangés (par exemple l'urée et l'ammonitrate, dont le mélange devient humide et collant).
Les engrais complexes sont fabriqués par réaction chimique. Les plus importants sont les phosphates d'ammonium, obtenus en neutralisant l'acide phosphorique par l'ammoniac :
- phosphate monoammonique (MAP) : NH3 + H3PO4 → NH4H2PO4 (vendu en 11-52-0) ;
- phosphate diammonique (DAP) : 2 NH3 + H3PO4 → (NH4)2HPO4 (vendu en 18-46-0).
Autre engrais complexe binaire : le nitrate de potassium KNO3 (vendu en 13-0-46), qui apporte azote et potassium sans chlore.
Pour obtenir un NPK complexe, on ajoute au cours de la fabrication un sel de potassium (souvent le chlorure de potassium), puis on forme des granulés qui contiennent chacun les trois éléments.
Les engrais organo-minéraux associent une matière organique (fumier séché, compost, tourteaux) et des engrais minéraux. Ils combinent l'action rapide des éléments minéraux et l'effet de la matière organique sur le sol.
Exemple
Vérifier la formule du phosphate diammonique pur (NH₄)₂HPO₄.
M = 2 × (14 + 4) + 1 + 31 + 4 × 16 = 36 + 1 + 31 + 64 = 132 g/mol.
Azote : 2 × 14 = 28 g, soit 28/132 × 100 ≈ 21,2 % de N.
Phosphore : 1 atome de P correspond à 1/2 P₂O₅, soit 142/2 = 71 g ; 71/132 × 100 ≈ 53,8 % de P₂O₅.
Le composé pur serait donc un 21-54-0 ; le produit vendu, moins pur, est noté 18-46-0.
4. Calculer la formule d'un mélange
Méthode
Pour trouver la formule N-P-K d'un mélange d'engrais :
- Pour chaque engrais, je calcule les masses de N, de P₂O₅ et de K₂O qu'il apporte (masse × pourcentage/100).
- J'additionne, élément par élément, les masses apportées par tous les engrais.
- Je calcule la masse totale du mélange.
- Je divise chaque masse d'élément par la masse totale et je multiplie par 100 : j'obtiens les trois pourcentages.
- J'écris la formule dans l'ordre N-P-K, en arrondissant à l'unité.
Exemple
On mélange 100 kg d'urée (46-0-0), 100 kg de phosphate diammonique (18-46-0) et 100 kg de chlorure de potassium (0-0-60). Quelle est la formule du mélange ?
Azote : 100 × 46/100 + 100 × 18/100 = 46 + 18 = 64 kg.
P₂O₅ : 100 × 46/100 = 46 kg.
K₂O : 100 × 60/100 = 60 kg.
Masse totale : 300 kg.
% N = 64/300 × 100 ≈ 21,3 % ; % P₂O₅ = 46/300 × 100 ≈ 15,3 % ; % K₂O = 60/300 × 100 = 20 %.
Le mélange est un engrais ternaire de formule 21-15-20 environ.
5. Composer une fumure : fond et couverture
En pratique, on apporte souvent :
- une fumure de fond, au semis ou à la plantation : un engrais composé (NPK) qui apporte le phosphore et le potassium, peu mobiles, et une partie de l'azote ;
- une ou deux fumures de couverture, pendant la croissance : un engrais azoté simple (souvent l'urée), car l'azote est vite absorbé et vite lessivé.
- 1Lire la dose conseillée : unités de N, de P₂O₅ et de K₂O par hectare.
- 2Choisir l'engrais composé de fond et calculer sa masse pour couvrir le P₂O₅ et le K₂O.
- 3Calculer ce que cet engrais apporte déjà en azote.
- 4Calculer l'azote qui manque et la masse d'urée correspondante.
- 5Multiplier par la surface, convertir en sacs, puis fractionner l'urée en une ou deux couvertures.
Exemple
Retour au champ d'Alpha : dose conseillée 90-45-45 par hectare, avec du 15-15-15 et de l'urée (46-0-0).
- Pour apporter 45 kg de P₂O₅ avec du 15-15-15 : m × 15/100 = 45, donc m = 300 kg. Ces 300 kg apportent aussi 45 kg de K₂O : le potassium est couvert.
- Azote apporté par le 15-15-15 : 300 × 15/100 = 45 kg. Il en faut 90 : il manque 90 − 45 = 45 kg.
- Urée : m × 46/100 = 45, donc m = 45 × 100/46 ≈ 97,8 kg, soit environ 98 kg.
- Alpha achète 300/50 = 6 sacs de 15-15-15 (au semis) et 2 sacs d'urée de 50 kg (il lui restera environ 2 kg), à épandre en couverture, de préférence en deux fois.
Ousmane avait raison : avec le 15-15-15 seul, il faudrait 600 kg pour atteindre 90 unités d'azote, et on apporterait deux fois trop de P₂O₅ et de K₂O.
Exemple
Préparer soi-même la dose 60-46-60 par hectare avec de l'urée (46-0-0), du phosphate diammonique (18-46-0) et du chlorure de potassium (0-0-60).
Le seul engrais qui apporte du P₂O₅ est le DAP : m × 46/100 = 46, donc m = 100 kg. Il apporte aussi 100 × 18/100 = 18 kg de N.
Le seul qui apporte du K₂O est le KCl : m × 60/100 = 60, donc m = 100 kg.
Azote restant : 60 − 18 = 42 kg ; urée : m = 42 × 100/46 ≈ 91,3 kg.
Il faut 100 kg de DAP, 100 kg de KCl et environ 91 kg d'urée par hectare.
6. Avantages et limites des engrais composés
Avantages : un seul produit, un seul passage au champ (gain de travail), apport équilibré de plusieurs éléments, répartition régulière (surtout pour les complexes). Limites : la formule est fixe et ne correspond pas toujours au besoin exact de la culture et du sol ; l'unité fertilisante coûte souvent un peu plus cher que dans les engrais simples ; comme tous les engrais minéraux, ils polluent les eaux en cas d'excès.
3Je retiens
Je retiens
Engrais composé : il apporte au moins deux éléments majeurs. Binaire : NP, NK ou PK ; ternaire : NPK.
Équilibre d'une formule : on divise par le plus petit nombre (15-15-15 → 1-1-1 ; 10-20-20 → 1-2-2).
Engrais de mélange : mélange physique d'engrais simples. Engrais complexe : obtenu par réaction, chaque granulé contient tous les éléments.
Phosphates d'ammonium : NH₃ + H₃PO₄ → NH₄H₂PO₄ (MAP, 11-52-0) ; 2 NH₃ + H₃PO₄ → (NH₄)₂HPO₄ (DAP, 18-46-0).
Engrais organo-minéraux : matière organique + engrais minéraux.
Formule d'un mélange : somme des masses de chaque élément / masse totale × 100.
Fumure de fond (NPK, au semis) + fumure de couverture (urée, en cours de croissance, fractionnée).
4Erreurs fréquentes
- Additionner les pourcentages au lieu des masses : mélanger 100 kg de 46-0-0 et 100 kg de 18-46-0 ne donne pas un 64-46-0, mais un 32-23-0 (64 kg de N et 46 kg de P₂O₅ dans 200 kg).
- Calculer la masse de NPK à partir de l'azote seul : on apporterait trop de P₂O₅ et de K₂O. On calcule le NPK sur le P₂O₅ ou le K₂O, puis on complète l'azote avec l'urée.
- Oublier de retrancher l'azote déjà apporté par le NPK ou le DAP avant de calculer l'urée.
- Confondre « équilibré » et « adapté » : un 15-15-15 n'est pas le meilleur engrais pour toutes les cultures.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Classe les engrais suivants en simples, binaires ou ternaires : 46-0-0 ; 18-46-0 ; 15-15-15 ; 0-0-60 ; 13-0-46 ; 10-20-20. Donne l'équilibre des engrais ternaires.
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- Simples : 46-0-0 (urée), 0-0-60 (chlorure de potassium).
- Binaires : 18-46-0 (NP), 13-0-46 (NK).
- Ternaires : 15-15-15, d'équilibre 1-1-1 ; 10-20-20, d'équilibre 1-2-2.
2Exercice 2
Un sac de 50 kg de 12-24-12.
a) Calcule les masses de N, de P2O5 et de K2O qu'il contient.
b) Quel est l'équilibre de cette formule ?
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a) N : 50 × 12100 = 6 kg ; P2O5 : 50 × 24100 = 12 kg ; K2O : 50 × 12100 = 6 kg.
b) En divisant par 12 : l'équilibre est 1-2-1.
3Exercice 3
On mélange 50 kg de phosphate diammonique (18-46-0) et 50 kg de chlorure de potassium (0-0-60). Quelle est la formule du mélange ? Est-ce un engrais binaire ou ternaire ?
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Azote : 50 × 18100 = 9 kg ; P2O5 : 50 × 46100 = 23 kg ; K2O : 50 × 60100 = 30 kg. Masse totale : 100 kg.
Pourcentages : 9 % de N, 23 % de P2O5, 30 % de K2O. Formule 9-23-30 : c'est un engrais ternaire (il apporte les trois éléments).
4Exercice 4
Écris l'équation de la formation du phosphate diammonique. Quelles masses d'ammoniac et d'acide phosphorique faut-il pour fabriquer 132 kg de ce composé pur ? Vérifie la conservation de la masse.
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2 NH3 + H3PO4 → (NH4)2HPO4.
n((NH4)2HPO4) = 132 000132 = 1 000 mol.
n(NH3) = 2 × 1 000 = 2 000 mol, soit m = 2 000 × 17 = 34 000 g = 34 kg.
n(H3PO4) = 1 000 mol, soit m = 1 000 × 98 = 98 000 g = 98 kg.
Conservation de la masse : 34 + 98 = 132 kg. C'est vérifié.
5Exercice 5
(Type examen) Kadiatou doit fertiliser 2 hectares de riz. Dose conseillée par hectare : 80 unités de N, 40 unités de P2O5 et 40 unités de K2O. Elle dispose de 10-20-20 et d'urée (46-0-0).
a) Calcule la masse de 10-20-20 nécessaire par hectare pour couvrir le P2O5 et le K2O.
b) Calcule l'azote apporté par ce 10-20-20, puis la masse d'urée à ajouter par hectare.
c) Calcule les quantités totales pour les 2 hectares et le nombre de sacs de 50 kg de chaque engrais.
d) Explique pourquoi on épand le 10-20-20 au repiquage et l'urée plus tard, en deux fois.
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a) m × 20100 = 40, donc m = 200 kg de 10-20-20 par hectare. Ils apportent 40 kg de P2O5 et 40 kg de K2O.
b) Azote apporté : 200 × 10100 = 20 kg. Il manque 80 - 20 = 60 kg. Urée : m = 60 × 10046 ≈ 130,4 kg par hectare.
c) Pour 2 ha : 2 × 200 = 400 kg de 10-20-20, soit 8 sacs ; 2 × 130,4 ≈ 260,9 kg d'urée, soit 260,950 ≈ 5,2 : 6 sacs (il en restera une quarantaine de kilogrammes).
d) Le phosphore et le potassium bougent peu dans le sol et sont utiles dès le départ (racines, installation de la plante) : on les place au repiquage. L'azote, surtout sous forme de nitrate, est vite lessivé par l'eau ; en l'apportant en deux fois pendant la croissance (par exemple au tallage puis au début de la formation de la panicule), la plante l'utilise au moment où elle en a besoin et on en perd moins.
6Exercice 6
(Type examen) Une coopérative veut fabriquer 100 kg d'un engrais de mélange 10-10-10 à partir d'urée (46-0-0), de superphosphate triple (0-46-0) et de chlorure de potassium (0-0-60). Le complément est une charge inerte (matière sans éléments fertilisants).
a) Calcule la masse de chaque engrais simple nécessaire (arrondis au dixième de kilogramme).
b) Calcule la masse de charge inerte à ajouter.
c) Donne un inconvénient des engrais de mélange par rapport aux engrais complexes.
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a) Il faut 10 kg de N, 10 kg de P2O5 et 10 kg de K2O dans 100 kg de mélange.
Urée : m = 10 × 10046 ≈ 21,7 kg.
Superphosphate triple : m = 10 × 10046 ≈ 21,7 kg.
Chlorure de potassium : m = 10 × 10060 ≈ 16,7 kg.
b) Masse d'engrais simples : 21,7 + 21,7 + 16,7 = 60,1 kg. Charge inerte : 100 - 60,1 = 39,9 kg.
c) Dans un engrais de mélange, les granulés de tailles ou de densités différentes peuvent se séparer pendant le transport : l'épandage n'est plus régulier. Dans un engrais complexe, chaque granulé contient les trois éléments.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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