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Agriculture, alimentation, santé publique... soyons rationnels

Des engrais à efficacité accrue pour une meilleure gestion de l'azote

2 Septembre 2022 Publié dans #Agronomie, #Engrais

Des engrais à efficacité accrue pour une meilleure gestion de l'azote

 

Jennifer Howard, North Carolina State University, dans AGDAILY*

 

 

Image : stockstation, Shutterstock

 

 

Les engrais azotés de synthèse sont devenus si coûteux pour les agriculteurs, le secteur de l'énergie et l'environnement que tout le monde semble ouvert aux alternatives. Mais dans les systèmes actuels de production intensive, la rentabilité des cultures exige des niveaux d'azote spécifiques pour les plantes.

 

De nouvelles recherches menées par le Département des Sciences des Cultures et des Sols de l'Université d'État de Caroline du Nord permettront de déterminer si les engrais à efficacité accrue (EEA) pourraient être bénéfiques à la fois pour la rentabilité des exploitations et pour l'environnement.

 

 

De l'azote partout sauf ici

 

L'azote est un nutriment essentiel à la croissance des plantes. Dans un cycle durable, la nature emploie des multitudes de bactéries du sol pour convertir l'abondant azote atmosphérique en formes utilisables par les plantes.

 

Mais lorsque le système est surchargé par des taux d'azote élevés ou de mauvaises conditions d'application, des gaz – de l'ammoniac et de l'oxyde nitreux – nuisibles à l'environnement peuvent être libérés du sol en grandes quantités. L'investissement coûteux d'un agriculteur dans l'azote peut littéralement se volatiliser.

 

 

Le cycle de l'azote (image fournie par Jayson Benge sur Researchgate.net)

 

 

Les inhibiteurs de l'uréase et de la nitrification améliorent l'efficacité de l'utilisation des nutriments

 

M. Alex Woodley, professeur adjoint de l'Université d'État de Caroline du Nord, dirige une nouvelle étude financée par une subvention pour l'innovation en matière de conservation du Service de Conservation des Ressources Naturelles du Département Américain de l'Agriculture. Cette étude vise à évaluer l'effet d'un engrais dopé par des inhibiteurs de l'uréase et de la nitrification pour atténuer les émissions d'oxyde nitreux et d'ammoniac et réduire potentiellement les apports d'azote.

 

« Les recommandations traditionnelles en matière de taux d'application d'azote sont axées sur la réponse des cultures. Typiquement, à 170 à 225 kilogrammes d'azote par hectare, nous constatons le plus grand bénéfice économique pour le maïs. Mais nous ne tenons pas compte des pertes de nutriments dues au cycle du sol, ce qui est à la fois financièrement et écologiquement inquiétant », a déclaré M. Woodley. « L'utilisation des EEA peut contribuer à réduire ces pertes. »

 

Le groupe de M. Woodley prévoit de tester des inhibiteurs de la nitrification mélangés aux formes d'azote agricole les plus couramment utilisées (solution azotée et urée) pour créer un EEA. Les inhibiteurs agissent en ralentissant ou en arrêtant le processus naturel du cycle de l'azote, ce qui permet de conserver idéalement l'azote sous forme d'ammonium et de donner aux plantes la priorité (et plus de temps) pour absorber ce précieux nutriment.

 

 

Graphique de la courbe de rendement de l'azote (1 lb/ac = 1,12 kg/ha)

 

 

Historiquement, les taux d'application de l'azote ont pris en compte les pertes, mais les EEA pourraient augmenter considérablement l'efficacité d'utilisation des nutriments, de l'azote, par une culture.

 

« Le cycle de l'azote est un seau qui fuit », a déclaré M. Woodley. « L'azote du sol est difficile à retenir. Jusqu'à 50 % de l'azote appliqué peut être perdu dans le cycle du sol par une combinaison de volatilisation, de lixiviation et d'émissions d'oxyde nitreux. Ainsi, la moitié seulement de ce qu'un agriculteur a payé (et dont les cultures ont besoin) peut en fait être utilisée à bon escient. »

 

 

Faire passer l'azote du risque à la récompense

 

L'étude de M. Woodley, d'une durée de trois ans, comparera les EEA à différents taux d'application d'azote par rapport à la solution azotée ordinaire non traitée. sur six parcelles de maïs par an dans des exploitations privées de l'est de la Caroline du Nord. (Cet État est le plus grand producteur de maïs du sud-est des États-Unis.)

 

Le groupe utilisera des chambres de surveillance des émissions du sol pour mesurer le dégagement de gaz et l'imagerie multispectrale par drone pour évaluer les variables du champ qui accélèrent les pertes d'azote.

 

 

Des chambres fixes de surveillance du sol (à l'avant) collecteront les données de l'étude sur les émissions sur le terrain. Les chambres automatisées (à l'arrière) sont utilisées dans la recherche CASM (Climate Adaptation through Agriculture & Soil Management).

 

 

Les recherches précédentes sur ces types d'EEA ont montré un impact mitigé sur le rendement des cultures. Les saisons chaudes et pluvieuses, les événements pluvieux soudains ou les conditions chaudes et venteuses après l'application d'azote font que l'azote quitte le système et que le rendement des cultures en souffre. Mais dans des conditions météorologiques et des scénarios d'application idéaux, les agriculteurs ne constatent souvent aucune augmentation du rendement grâce aux EEA.

 

À première vue, les EEA semblent simplement offrir aux agriculteurs une police d'assurance de la disponibilité de l'azote – avec un coût supplémentaire.

 

« Nous parlons de points chauds et de moments chauds pour les émissions gazeuses du sol. Les conditions météorologiques de la saison, les conditions d'application et les microclimats dans un champ peuvent avoir un impact considérable sur les dégagements gazeux – de pratiquement aucun dans des conditions fraîches et calmes jusqu'à 50 % dans des scénarios chauds et venteux », a déclaré M. Woodley. « Les EEA étaient autrefois considérés comme un outil coûteux d'atténuation des risques, en particulier pour les engrais à base d'urée. »

 

Avec la montée en flèche du coût des intrants azotés (jusqu'à 100 % dans certaines régions) et l'instabilité de leur disponibilité, le potentiel d'assurance à lui seul pourrait séduire les producteurs. Mais si les inhibiteurs de la nitrification peuvent empêcher la transformation bactérienne de l'azote et préserver sa disponibilité pour les plantes, un agriculteur ne pourrait-il pas s'en tirer en appliquant moins d'engrais ?

 

M. Woodley répond : « Bingo ! »

 

« Nous pensons que nous pourrions potentiellement réduire les taux d'azote de 15 à 20 % pour un bénéfice environnemental substantiel, sans impact négatif sur le rendement », a déclaré M. Woodley. « Et comme les inhibiteurs ne sont actifs dans le sol que pendant deux à trois semaines avant de se dégrader, ils présentent un risque relativement faible. Contrairement à l'excès de nutriments, à la fin de la saison, on ne sait jamais qu'ils étaient là. »

 

Comme les recherches de M. Woodley et de son équipe permettront de saisir la variabilité des champs et des émissions, les futures recommandations pour les EEA pourraient même être adaptées pour une application à taux variable ou une utilisation ponctuelle dans les zones à problèmes comme les zones basses et les zones humides.

 

 

Comparaison sur une carte établie par drone de l'établissement des cultures et des zones d'accumulation prévues pour les émissions potentielles de N2O. (Images de Brynna Bruxellas et Rob Austin)

 

 

Importance dans la plaine côtière de la Caroline du Nord

 

Les engrais azotés sont bien connus pour leur contribution aux inquiétantes émissions d'oxyde nitreux. Cependant, les émissions d'ammoniac sont moins souvent comptabilisées, mais elles sont également risquées, notamment pour les écosystèmes aquatiques.

 

Comme les principales terres agricoles de Caroline du Nord se trouvent dans la plaine côtière, les rivières et les estuaires côtiers de l'État sont particulièrement vulnérables. Le lessivage de l'azote et la production d'ammoniac surstimulent les micro-organismes, produisant des proliférations d'algues nocives et réduisant les niveaux d'oxygène dissous dans l'eau pour la vie aquatique.

 

 

 

 

« L'oxyde nitreux est un sujet brûlant en ce moment en raison de l'intérêt du gouvernement pour l'atténuation du climat. Mais en raison des risques de l'ammoniac pour la qualité de l'eau et de l'air, nous pensons qu'il deviendra de plus en plus important dans la surveillance de l'EPA et potentiellement dans les incitations à la conservation », a déclaré M. Woodley. « C'est déjà devenu une priorité de gestion en Europe ».

 

La plupart des recherches sur les EEA ont été menées dans les sols riches en matière organique du Midwest. Les sols à texture grossière de l'est de la Caroline du Nord, ainsi que les conditions chaudes et humides, posent des défis différents et offrent des opportunités de rentabilité.

 

Contrôler le rythme du cycle de l'azote, et potentiellement la quantité d'azote appliquée, serait une victoire environnementale sur les deux tableaux.

 

« Nous avons vu des résultats étonnants avec les inhibiteurs dans d'autres régions d'Amérique du Nord en matière de réduction de la volatilisation de l'ammoniac », a déclaré M. Woodley. « Mais nous devons examiner de près comment les inhibiteurs fonctionneront dans les conditions chaudes et humides et dans les sols grossiers de l'est de la Caroline du Nord. Il pourrait y avoir encore plus d'avantages ici, car ce sont les conditions dans lesquelles les pertes d'ammoniac sont élevées. »

 

 

 

 

Des revenus agricoles au-delà du rendement

 

Si l'efficacité de l'utilisation des nutriments et les avantages environnementaux n'étaient pas des incitations suffisantes pour susciter l'adoption des EEA, le marché émergent du carbone pourrait offrir encore plus.

 

Les sols côtiers sablonneux de la Caroline du Nord sont réputés pour leur difficulté à séquestrer le carbone, ce qui désavantage les producteurs par rapport à leurs homologues du Midwest.

 

Cependant, des projets pilotes sont en train de voir le jour dans tous les États-Unis pour inciter les agriculteurs à adopter les EEA dans leur système. Par exemple, Bayer, en collaboration avec CHS Farmers Alliance, verse aux agriculteurs 7,5 $ par hectare pour utiliser les EEA.

 

« L'irrigation et les engrais azotés sont souvent les deux processus les plus énergivores d'une exploitation agricole », a déclaré M. Woodley. « L'amélioration de l'efficacité de l'utilisation de l'azote et la réduction des apports d'azote avec les EEA pourraient considérablement réduire l'empreinte énergétique globale de l'agriculture et potentiellement ouvrir une nouvelle source de revenus pour les agriculteurs de la Caroline du Nord. »

 

L'étude des EEA de Woodley est une couche supplémentaire de recherche sur les gaz à effet de serre financée par des donateurs privés dans le cadre de la N.C. Plant Sciences Initiative, qui s'ajoute à la Climate Adaptation through Agriculture and Soil Management (CASM).

 

 

 

 

__________________

 

* Source : Enhanced efficiency fertilizers for improved nitrogen management | AGDAILY

 

 

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