Agriculture durable

Le cycle de l’azote

Dans le sol, l’azote subit des transformations selon la composition des engrais appliqués. Si les plantes sont capables d’absorber directement le nitrate (NO₃^-) et partiellement l’ammonium (NH₄⁺), des pertes peuvent néanmoins se produire en chemin puisque l’urée (CO(NH₂)₂) doit d’abord être transformée en ammonium et ensuite en nitrate.

Légende

1. De l’énergie, sous la forme de gaz naturel, est combinée avec de l’azote issu de l’air pour former de l’ammoniaque, la substance de base des engrais azotés (NA, urée).
2. Les engrais azotés peuvent être appliqués sous la forme d’azote minéral, d’ammonium, de nitrate, d’urée, d’une combinaison ou encore comme engrais organique et engrais constitué de combinaisons azotées organiques complexes et d’ammonium.
3. Grâce au haut degré de mobilité du nitrate, l’absorption s’effectue très rapidement. La plupart des plantes absorbent plus de nitrate que d’ammonium.
4. L’ammonium est plus lentement absorbé que le nitrate, puisqu’il est fixé à de petites particules d’argile ou organiques que les racines doivent d’abord s’efforcer d’atteindre. Cela explique pourquoi la majeure partie de l’ammonium est nitrifiée (transformée en nitrate) avant absorption par les plantes. L’application d’un engrais minéral avec inhibiteur de nitrification, pourra stimuler l’absorption de l’ammonium.
5. Grâce à la nitrification par les bactéries du sol, l’ammonium est transformé en quelques jours, voire en quelques semaines, en nitrate. Ce processus de nitrification entraîne la libération d’oxyde et de monoxyde d’azote dans l’atmosphère. Ici aussi, l’application d’un inhibiteur de nitrification pourra fortement limiter la volatilité.
6. La dénitrification a lieu lorsque les micro-organismes ne disposent plus d’oxygène (stagnation de l’eau et compactage du sol). Les bactéries du sol transforment le nitrate en oxyde d’azote, monoxyde d’azote ou azote à l’état gazeux, qui s’échappe alors dans l’atmosphère.
7. En raison d’un effet d’immobilisation, l’azote minéral se transforme en substance organique dans le sol. À noter que l’activité des microbes contenus dans le sol est surtout stimulée par l’ammonium. L’azote ainsi immobilisé ne peut être directement absorbé par les plantes, et doit d’abord être minéralisé. La minéralisation d’une substance organique (et de fumier) libère de l’ammonium dans le sol.
8. L’urée est scindée par les enzymes du sol et ainsi transformée en ammonium et en dioxyde de carbone. En fonction de la température, ce processus peut prendre une journée à une semaine. Au cours du processus, le pH du sol autour des grains d’urée augmente sensiblement, favorisant la libération d’ammoniaque.
9. La volatilisation d’ammoniaque a lieu lorsque l’ammonium est transformé en ammoniaque et que celle-ci s’échappe dans l’atmosphère. Un pH du sol élevé facilitera ce processus. C’est lorsque le processus se déroule à la surface du sol que les pertes sont les plus importantes. Ces deux conditions sont respectées lorsque l’urée est répartie et non pas directement incorporée et absorbée.
10. L’éluviation de nitrate est la plus forte en hiver, lorsque les précipitations emportent les résidus de nitrate et le nitrate minéralisé jusque sous les racines. Une fertilisation rigoureuse permettra de réduire ce phénomène d’éluviation pendant et après la période de développement des plantes.

Azote à partir de nitrate
Le nitrate (NO₃^-) est rapidement et facilement absorbé par les plantes. Contrairement à l’urée ou à l’ammonium, il est directement disponible en tant que nutriment. Le nitrate est très mobile et peut rapidement atteindre les racines. Répandre directement du nitrate permet donc d’éviter les pertes d’azote à l’état gazeux (N₂O, NO et N₂) pendant le processus de transformation de l’urée et de l’ammonium en nitrate.

Azote à partir d’ammonium

L’absorption d’ammonium par les plantes doit se faire activement. De ce fait il y a moins de risque d’un excès de consommation d’azote. Souvent accroché à de petites particules du sol, il est en effet beaucoup moins mobile que le nitrate et moins susceptible d’être emporté par l’infiltration de l’eau dans les sols. Il faut attendre que les racines de la plante poussent pour atteindre ces particules, ce qui peut prendre du temps. La majeure partie de l’ammonium est transformée en nitrate par les microbes du sol. C’est ce que l’on appelle la « nitrification ». Au cours du processus, des pertes d’azote à l’état gazeux (p. ex. N₂O, NO et N₂) peuvent se produire. L’application d’ammonium avec un inhibiteur de nitrification prévient ces pertes.

Azote à partir d’urée
Les plantes ne peuvent absorber l’urée directement qu’en très petites quantités. Celle-ci doit d’abord être transformée en ammonium par les microbes du sol. Or la vitesse du processus dépend fortement des conditions météorologiques et de la température. Cette étape peut en outre parfois provoquer une formation d’ammoniaque (NH₃) qui, à l’état gazeux, pourra s’échapper du sol, engendrant de nouvelles pertes d’azote. L’utilisation d’inhibiteurs d’uréase peut permettre de limiter les pertes, mais celles-ci demeurent la principale raison expliquant pourquoi la production d’azote à partir d’urée est moins efficace comparativement à l’utilisation de nitrate ou d’ammonium.

Renforcement de l’efficacité des engrais

L’agriculture durable consiste à créer les conditions propices à un développement optimal des cultures, et ce, sur le long terme. Pour ce faire, les agriculteurs doivent s’appuyer sur les bonnes pratiques pour maximiser leurs rendements tout en réduisant le plus possible l’impact de l’agriculture sur l’environnement. Un processus au sein duquel des pratiques adéquates de fertilisation ont un rôle essentiel à jouer.

La règle d’or en matière d’utilisation d’engrais azotés est on ne peut plus simple : utiliser le produit adéquat en quantité adéquate, au bon endroit et au bon moment. Les engrais dotés d’un profil de libération fiable, et pouvant donc être utilisés avec précision, réduisent les pertes et augmentent l’apport en nutriments des plantes.

Il faut une quantité suffisante d’azote pour que les plantes puissent pousser correctement et offrir un bon rendement. En revanche, une quantité trop importante par rapport aux besoins à court terme peut provoquer une libération d’azote dans l’atmosphère ou donner lieu à une consommation inutile. Pour maximiser les rendements et réduire le plus possible l’impact sur l’environnement, il convient donc d’apporter une quantité d’azote qui soit en phase avec les besoins de la plante tout en tenant compte des nutriments disponibles dans le sol. Pour un dosage précis, les engrais dotés d’un profil de libération d’azote prévisible, permettant donc de limiter les pertes, sont les plus adaptés. Cela vaut notamment pour les engrais DAN, mais généralement pas pour les engrais tels que l’urée. La libération de nitrate à partir d’urée et les pertes par volatilisation dépendent fortement des conditions météorologiques. Il s’avère donc très difficile de réaliser des prévisions fiables, ce qui peut rapidement entraîner un manque ou un excédent d’engrais. L'application d'engrais spécifiques à base d’inhibiteur d'uréase ou de nitrification, d'engrais à libération lente (slow release) et d'engrais à libération par enrobage (coated release), sur un endroit spécifique, peut assurer une absorption encore plus efficace des nutriments des plantes.

Agriculture de précision

Les moyens technologiques auxquels recourt l’agriculture de précision peuvent contribuer à une répartition minutieuse des engrais. Grâce à l’utilisation de technologies à base de capteurs, les agriculteurs possèdent un contrôle direct sur l’utilisation des engrais et disposent d’une vision GPS de la quantité de nutriments.

Les besoins en azote des plantes sont mesurés de manière constante pendant l’épandage au champ, ce qui permet dans le cas d’une répartition homogène d’engrais au nitrate de garantir les plus hauts rendements en administrant une quantité minimale d’azote.