Fumure efficiente
Les engrais azotés devraient être utilisés avec efficience. Cela signifie que les plantes devraient absorber un maximum d’azote à partir de la fumure, réduisant au minimum les pertes d’azote dues au lessivage et à la dénitrification. Par ailleurs, une fumure dépassant l’optimum économique a aussi des conséquences négatives sur l’environnement.
Lessivage de l’azote en hiver
Les engrais azotés minéraux épandus au printemps sont en très grande partie absorbés par les plantes durant la période de végétation. Au cours du printemps et de l’été, un lessivage dans la zone racinaire ne se produit que dans des conditions inhabituelles, par exemple en cas de précipitations extrêmes sur des sols peu profonds très sablonneux. Par ailleurs, l’augmentation de la capillarité due à la forte évaporation durant les mois les plus chauds empêche le lessivage des nitrates. Les microorganismes du sol transforment cependant aussi des substances organiques en azote minéral après la période de végétation, qui s’accumule dans le sol sous forme de nitrate résiduel. Les sols ayant reçu de grandes quantités d’engrais du commerce durant de nombreuses années se distinguent par un potentiel de minéralisation élevé. Or, ce nitrate résiduel peut être lessivé dans la nappe phréatique durant l’hiver. Il est donc primordial d’adapter la fumure à la saison et aux besoins en azote des plantes. Des cultures intercalaires aident à empêcher le lessivage.
L’efficience commence au moment de la fabrication
Les engrais azotés sont fabriqués à partir du gaz naturel. Plusieurs étapes de transformation permettent de transformer ce gaz naturel, principalement du méthane, en le liant avec l’azote de l’air. 80% du gaz sert ainsi de matière première pour l’engrais et les 20% restants sont utilisés pour la production de chaleur et d’électricité. Sur la base des deux principaux produits, le nitrate d’ammonium et l’urée, on fabrique plusieurs types de fertilisants par mélange avec diverses matières premières. Pour les engrais NPK, on ajoute du phosphore et du potassium, alors que les engrais NAC contiennent également de la dolomie et que l’on obtient de l’AHL en mélangeant l’urée à une solution de nitrate d’ammonium. La fabrication d’engrais demande de l’énergie. Elle est produite par la combustion du gaz naturel utilisé comme matière première. Les usines européennes modernes produisent des engrais en ménageant au maximum l’environnement et en réduisant le plus possible leur consommation d’énergie. A titre de coproduit de la fabrication des engrais, les sites de production produisent de l’électricité qui est utilisée sur place ou injectée dans le réseau public. L’industrie européenne des engrais contribue au maintien de 50 000 emplois directs et indirects. Les investissements dans les installations et les équipements s’élèvent annuellement à 680 millions de francs. Ces dernières années, des efforts énormes ont été consentis pour faire de la production d’engrais un processus fondamentalement propre. Aujourd’hui, les normes européennes servent de bonnes pratiques de fabrication et aucune autre région du monde ne produit des engrais en respectant autant les principes de développement durable.
Pertes d’azote gazeuses
Les pertes d’azote gazeuses se produisent via l’émission de méthane, d’ammoniac ou de protoxyde d’azote. Le méthane est issu de la dégradation microbienne de substances organiques à l’abri de l’air (conditions anaérobies). En cas de manque d’oxygène, quelques bactéries du sol peuvent utiliser le nitrate en tant que source d’oxygène. Durant ce processus appelé dénitrification, le nitrate est transformé en protoxyde d’azote et en azote gazeux. L’azote fixé sera ainsi libéré dans l’atmosphère lors de la prochaine opération de travail du sol. La dénitrification se produit surtout dans des sols compactés très mouillés et affichant des teneurs en nitrate élevées. La dénitrification peut faire perdre en moyenne 30 kg N /ha et par année. Des mesures culturales, la prévention du compactage des sols et une fumure conforme aux besoins des cultures avec des formes d’azote à action rapide réduisent au minimum la dénitrification.
L’épandage d’engrais minéraux ammoniaqués (contenant du NH4) peut se traduire par la libération d’ammoniac (NH3) très volatil. Le pH du sol influence très fortement les émissions d’ammoniac à partir des engrais minéraux. Des pertes notables de NH3 ne se produisent qu’à partir de pH supérieurs à 7,5. L’utilisation de fumures à base d’urée peut toutefois provoquer des pertes de NH3 dans des sols à faible pH. Peu de temps après l’épandage, l’urée est en effet rapidement transformée en ammonium dans le sol. Ce processus provoque une augmentation du pH directement autour du granulé d’engrais et donc des émissions d’ammoniac supérieures à celles rencontrées avec d’autres engrais azotés, comme le NAC (nitrate d’ammoniaque calcique). Cet effet est encore renforcé par la sécheresse.
En principe, les pertes de NH3 sont aussi favorisées par d’autres conditions qui empêchent la pénétration de l’engrais dans le sol (gel ou la couverture du sol par des substances organiques).
la teneur en nitrate du sol après la récolte est élevée en raison d’une fumure exagérée ou d’une minéralisation postérieure élevée
la capacité de rétention d’eau du sol est faible (sols légers, sablonneux)
les précipitations sont abondantes
les périodes sans couverture du sol sont longues
Les pertes d’azote gazeuses se produisent surtout en cas de:
pH du sol élevé
faible capacité tampon et faible capacité d’absorption de l’ammonium du sol (p. ex. faible teneur en argile ou en substances organiques)
faible humidité du sol
sols non travaillés, travail du sol réduit ou surfaces herbagères, quand l’engrais ne peut pas pénétrer dans le sol
températures élevées et vent fort
degré d’évapotranspiration élevé
sécheresse après l’application de l’engrais
Rapidité d’action
Les diverses formes d’azote se distinguent les unes des autres par leur rapidité d’action. Le nitrate peut être absorbé directement par les plantes. L’urée doit quant à elle être transformée en nitrate via l’ammonium par des bactéries du sol. La rapidité de l’efficacité du fertilisant dépend surtout de la température du sol. Le lent réchauffement du sol au printemps peut provoquer un sous-approvisionnement temporaire des cultures en azote, si l’engrais utilisé ne contient pas de nitrate.
L’effet des diverses formes d’azote et les différents engrais azotés, comme le nitrate d’ammoniaque calcique (NAC), l’urée ou la solution nitrate d’ammo-nium-urée (AHL), est souvent considéré comme similaire. Des essais en plein champ ont montré que tous les engrais azotés permettent certes de réaliser les rendements les plus élevés, mais que les quantités nécessaires d’engrais contenant des nitrates, comme le nitrate d’ammoniaque, sont la plupart du temps moins élevées. Des essais de croissance avec azote ont par ailleurs montré que contrairement à l’urée, des applications de faibles quantités de NAC permettent déjà d’obtenir d’excellent rendement.
Les raisons qui fondent les différences d’efficacité des nitrates, de l’ammonium ou de l’urée (amide) sont diverses. Il s’agit souvent de la combinaison, dépendant des conditions météorologiques et pédologiques, de divers facteurs.
Cultures adaptées
Les écobilans servent à évaluer l’impact de la fumure sur l’environnement. Ils enregistrent la somme de toutes les émissions (NO3, NH3, N2O, CO2, etc.) et de toutes les ressources nécessaires à la production (pétrole, gaz naturel, terres, etc.) et les comparent avec la biomasse produite (p. ex. par tonne de céréales). Les impacts spécifiques sont regroupés en un impact global sur l’environnement. Des calculs concernant la production de blé attestent qu’une fumure azotée appliquée en quantité optimale libère moins de gaz à effet de serre par tonne de blé qu’une fumure azotée réduite. Cela est dû au fait qu’une réduction des apports d’engrais minéraux se traduit par une diminution de la production de denrées alimentaires. Contrairement à cela, une fumure azotée optimisée augmente la production de denrées alimentaires sur les surfaces existantes, si bien que les écosystèmes naturels peuvent être préservés comme puits de carbone naturels. Une fumure azotée économiquement optimale est donc aussi judicieuse du point de vue écologique, car elle permet d’utiliser avec une efficacité maximale les rares surfaces disponibles. La charge pour l’environnement est élevée, notamment quand la fumure azotée est inférieure ou exagérée par rapport aux besoins des plantes.
Auteur
Heinz Mathys, service-conseil Landor, 4127 Birsfelden
