22 avril 2020
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Maîtriser les impacts de la fertilisation azotée sur l’air et le climat

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Le champ cultivé est à l’origine d’émissions d’azote dans l’atmosphère, avec des conséquences sur la pollution de l’air et le changement climatique. Le raisonnement de la fertilisation azotée doit s’attacher à limiter ces pertes pour gagner en performance économique et environnementale.
Par Caroline Dizien, Publié il y a 1 an à 08h04

Deux processus biochimiques sont principalement à l’origine des émissions d’azote vers l’atmosphère :

– La volatilisation ammoniacale : transformation des ions ammonium NH4+ accumulés à la surface du sol en gaz ammoniac NH3. Ce gaz constitue un polluant atmosphérique faisant l’objet d’un plan national de réduction(1).

– La dénitrification : transformation de l’azote par les bactéries anaérobies du sol, de la forme initiale d’ion nitrate NO3 en oxydes d’azote NOx et en protoxyde d’azote N2O, qui sont des gaz à effet de serre. Le N2O, bien qu’émis dans des quantités relativement faibles, a un potentiel de réchauffement 265 fois plus élevé que celui du CO2(2).

Les apports d’engrais azoté contribuent à ces pertes, directement dans le cas de la volatilisation, amplifiée au moment de l’apport, ou indirectement dans le cas de la dénitrification, via le cycle global de l’azote au niveau du sol.

Cycle de l’azote en agriculture. Source : UNIFA.

Les émissions au champ constituent donc un enjeu fort dans la lutte contre le dérèglement climatique, le N2O représentant 40 % des émissions totales de gaz à effet de serre du secteur agricole(3). Cependant, ces émissions sont difficiles à quantifier et à maîtriser, car elles n’ont pas lieu directement au moment de l’apport. Le moyen le plus sûr pour limiter les impacts sur le changement climatique reste donc de mettre en place des pratiques permettant d’optimiser le recours aux engrais.

Optimiser sa fertilisation pour répondre aux besoins de la plante tout en limitant les apports d’engrais.

Pour ce faire, il existe plusieurs leviers identifiés :

Introduction de légumineuses dans la rotation
Grace à leur capacité à fixer l’azote atmosphérique, les légumineuses présentent le double avantage de ne pas nécessiter d’apport d’azote minéral et de pouvoir en restituer aux cultures suivantes ou associées.
Si ces cultures ont souvent des rendements et des débouchés moins fiables que les grandes cultures majoritaires, il est nécessaire d’évaluer leur intérêt à l’échelle de la rotation : économie globale d’intrants et impact positif sur le rendement de la culture suivante.

Implantation de Cultures Intermédiaires Pièges A Nitrates (CIPAN)
Les cultures intermédiaires, implantées notamment à l’automne en zone vulnérable nitrates, permettent de capter l’azote du sol et donc de réduire les pertes vers les eaux par lixiviation hivernale. Cela assure une meilleure disponibilité de l’azote pour la culture principale semée après destruction du couvert, surtout si celui-ci contient des légumineuses.
En dehors de la fonction de piégeage des nitrates, de nombreux autres bénéfices peuvent être apportés par les cultures intermédiaires en fonction de l’espèce implantée : protection physique contre l’érosion, restructuration du sol, augmentation de la matière organique du sol et donc stockage de carbone, lutte contre certains bioagresseurs, refuge pour la faune agricole, etc.

Ajustement des apports aux besoins de la culture grâce à des outils d’aide à la décision
De nombreux outils permettent de calculer la dose d’azote à apporter en prenant en compte les besoins de la plante et les diverses fournitures du système : sol, précédent, culture intermédiaire, apports organiques.

Ce calcul peut être fait de façon prévisionnelle, puis ajusté via des outils de pilotage. Ces outils s’appuient sur plusieurs techniques à mobiliser à différentes périodes du cycle :

>> En sortie d’hiver, avant le premier apport : mesure de reliquat minéral du sol, pesée de biomasse, estimation du niveau de nutrition azotée de la culture via des mesures au champ (ex : Jubil®, N-Tester®) ou des analyses d’images captées par télédétection (ex : Farmstar®, drones).

>> En fin de cycle autour de dernière feuille étalée, pour positionner le dernier apport afin de maximiser le rendement et le taux de protéines. Cela se fait généralement via la télédétection.

De nouveaux modes de raisonnement de la fertilisation émergent aujourd’hui, notamment sous l’impulsion de l’INRAE (méthode APPI-N) et d’Arvalis (modèle CHN), basées sur le pilotage de l’Indice de Nutrition Azotée (INN) tout au long du cycle et l’acceptation de carences non impactantes.

Objectif : un maximum d’azote dans la culture… et pas ailleurs !

Le raisonnement de la fertilisation azotée se poursuit au moment de l’apport, afin de limiter les pertes par volatilisation.

Le choix de la forme d’azote est important, car toutes ne sont pas équivalentes vis-à-vis de la volatilisation : l’urée est la forme la plus émissive, tandis que les ammonitrates présentent une faible volatilisation.

Facteurs d’émission moyens utilisés dans l’inventaire national du CITEPA(4) d’après les données EMEP(5) 2016.

Certains produits à base d’urée utilisent des additifs dits inhibiteurs d’uréase (NBPT ou NPPT), qui permettent de limiter de manière significative la volatilisation.

Les conditions au moment de l’épandage sont également à prendre en compte : il convient d’éviter les périodes de forte température ou de vent important et de privilégier si possible l’épandage avant un épisode pluvieux, en s’appuyant sur les prévisions météorologiques.

Pour l’épandage des produits organiques, l’utilisation d’une rampe à pendillards permet d’optimiser l’efficacité de l’apport, de même que la réalisation d’un enfouissement le plus tôt possible après l’apport. Ces produits sont en effet particulièrement sujets à la volatilisation.

« Les essais menés au sein du projet EVAPRO (Évaluation des pertes par volatilisation ammoniacale après l’épandage de produits résiduaires organiques) nous ont permis d’acquérir des données sur les produits organiques peu référencés : digestats de méthanisation, les lisiers de canard ou composts de bovins par exemple. Pour la plupart des produits, 80 % de la volatilisation a lieu dans les deux premiers jours qui suivent l’apport réalisé en surface : il est donc très important de mettre en place des techniques d’apport moins émettrices (incorporation post épandage par exemple). Un travail de caractérisation des digestats, dont la composition est très variable en fonction de l’alimentation du méthaniseur, permet de mieux connaître ces produits, qui présentent des risques de volatilisation élevés. »

Baptiste Soenen, chef du service Agronomie – Économie – Environnement d’ARVALIS, in. Guide des bonnes pratiques pour l’amélioration de la qualité de l’air, ADEME, 2019

Du point de vue du stade de la culture, l’azote sera toujours mieux valorisé en période de forte croissance. Le fractionnement permet également de s’assurer de ne pas apporter plus que ce que la plante est capable d’absorber sur une période donnée.

Enfin, le recours à la modulation intra-parcellaire, grâce à des outils et des équipements adaptés, permet d’apporter la dose juste au bon endroit, en fonction des hétérogénéités de sa parcelle.


(1)PREPA : Plan national de Réduction des Emissions de Polluants Atmosphériques
(2)Selon le 5ème rapport du GIEC – Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat – 2018
(3)Source : Ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation
(4)Centre interprofessionnel technique d’études de la pollution atmosphérique
(5)European Monitoring and Evaluation Programme