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.