Des engrais intelligents pour protéger le climat

Depuis le XIXe siè­cle, nous savons que cer­tains micro-organ­ismes jouent un rôle-clé dans le cycle de l’a­zote en pro­duisant des formes d’azote util­is­ables par les plantes. L’ob­jec­tif des engrais azotés util­isés en agri­cul­ture est ain­si d’accélérer ce cycle, mais leurs con­séquences sur l’en­vi­ron­nement et l’é­conomie sont dra­ma­tiques. Une dis­tri­b­u­tion « intel­li­gente » de l’a­zote, plus pro­gres­sive et plus lente, pour­rait dès lors per­me­t­tre de lim­iter bon nom­bre de ces effets négatifs.

Pour se dévelop­per, les plantes ont besoin d’a­zote, qu’elles obti­en­nent soit grâce à de l’am­mo­ni­um, soit grâce à des nitrates (deux molécules rich­es en azote). L’am­mo­ni­um, qui se retrou­ve naturelle­ment dans le sol, est for­mé par la décom­po­si­tion de matière organique, par des dépôts pro­duits par la foudre, mais surtout par la fix­a­tion de l’a­zote atmo­sphérique dans les nod­ules des plantes légu­mineuses, à rai­son de 110 mil­lions de tonnes par an. Le nitrate, quant à lui, est le résul­tat de la trans­for­ma­tion de l’am­mo­ni­um par des micro-organismes.

Même si les plantes sont capa­bles d’ab­sorber ces deux molécules, c’est la trans­for­ma­tion de l’am­mo­ni­um en nitrate qui a des con­séquences majeures pour les sys­tèmes agri­coles. Les grandes quan­tités d’a­zote (100 mil­lions de tonnes sup­plé­men­taires par an) ajoutées aux sols sous forme d’en­grais accélèrent l’ac­tiv­ité micro­bi­enne, ce qui entraîne une sur­pro­duc­tion de nitrates.

Cet excès de nitrate a un impact négatif sur l’en­vi­ron­nement, car il rend l’a­zote plus mobile, aug­men­tant ain­si son poten­tiel de dégra­da­tion de l’environnement. Les nitrates pol­lu­ent ain­si les eaux de ruis­selle­ment et les riv­ières, con­t­a­mi­nent les ressources souter­raines en eau potable et favorisent la pro­liféra­tion d’algues. Ils sont égale­ment à l’origine d’une aug­men­ta­tion sub­stantielle des émis­sions d’oxyde nitreux (N₂O), le troisième gaz à effet de serre le plus répan­du (après le CO₂ et le CH₄), et dont les con­cen­tra­tions ont aug­men­té de 20 % depuis l’époque préin­dus­trielle. Le N₂O sera égale­ment le com­posé prin­ci­pale­ment respon­s­able de l’ap­pau­vrisse­ment de l’o­zone stratosphérique au XXIe siècle.

Les nitrates pol­lu­ent ain­si les eaux de ruis­selle­ment et les riv­ières, con­t­a­mi­nent les ressources souter­raines en eau potable et favorisent la pro­liféra­tion d’algues.

Le prin­ci­pal effet des engrais dits « intel­li­gents » est de libér­er l’a­zote dans le sol de façon pro­gres­sive, au fil des semaines. Cela per­met ain­si aux plantes d’en absorber une plus grande pro­por­tion, et d’accroître leur effi­cac­ité. Par con­séquent, l’ac­tiv­ité des micro-organ­ismes du sol est réduite, et la part de l’ammonium con­ver­tie en nitrates se réduit. Résul­tat : les nitrates sont moins drainés dans les cours d’eau, et pol­lu­ent moins l’environnement.

L’un des autres avan­tages des engrais à libéra­tion pro­gres­sive est de réduire les émis­sions dan­gereuses de N₂O. Des études ont mon­tré que l’utilisation à grande échelle et sur une courte péri­ode d’en­grais à base d’am­mo­ni­um favori­sait la crois­sance de pop­u­la­tions de micro-organ­ismes capa­bles d’exploiter ces con­cen­tra­tions élevées. Il en résulte une aug­men­ta­tion spec­tac­u­laire de l’ac­tiv­ité de cer­taines pop­u­la­tions micro­bi­ennes, notam­ment celles qui con­tribuent le plus aux émis­sions d’oxyde nitreux (N₂O). L’u­til­i­sa­tion d’un engrais à libéra­tion lente per­met donc d’éviter la surac­tiv­ité de ces micro-organ­ismes, et de réduire les émissions.

Mais si les engrais à libéra­tion pro­gres­sive répon­dent effi­cace­ment à cer­tains des prob­lèmes posés par les engrais tra­di­tion­nels, ce n’est pas la seule approche envis­age­able. Une autre méth­ode con­siste à utilis­er des inhib­i­teurs pour lim­iter la crois­sance des pop­u­la­tions bac­téri­ennes qui sont à l’o­rig­ine des con­séquences néfastes de la trans­for­ma­tion de l’a­zote. L’idée n’est pas de les sup­primer, ni de les stérilis­er, mais plutôt de les affamer, afin de con­trôler leur activ­ité. Cela garan­tit donc que les cul­tures agri­coles aient accès à la majeure par­tie de l’en­grais azoté ajouté – en évi­tant qu’il ne soit trans­for­mé par des bac­téries. Cela per­met à la fois de mieux con­trôler le bilan azoté du sol, et de réduire les quan­tités d’engrais util­isées. Ces deux approches ne sont bien sûr pas exclu­sives. Toute solu­tion per­me­t­tant de réduire la pol­lu­tion liée à l’a­zote dans l’a­gri­cul­ture inten­sive est la bienvenue.