Dans le cadre d’une collaboration dirigée par l’Université d’Aarhus, des chercheurs ont mesuré les émissions d’oxyde d’azote pendant deux ans dans quatre endroits différents au Danemark, où des rotations de cultures représentatives avaient été établies pour fournir un contexte réaliste aux mesures.
L’expérience comprenait une rotation des cultures avec production laitière dans l’ouest du Danemark, une rotation des cultures avec production laitière dans le sud-ouest du Danemark, une rotation des cultures avec production porcine dans le sud-ouest du Danemark et une rotation des cultures avec production végétale dans l’est du Danemark.
Les quatre sites ont tous une faible teneur en argile du sol, typique de l’Europe du Nord, tandis que les précipitations variaient considérablement d’un endroit à l’autre et entre les deux années, 2020 et 2021.
Engrais synthétiques et organiques appliqués à l’orge de printemps
L’orge de printemps faisait partie de toutes les rotations de cultures, et ici trois engrais commerciaux (NS, NPK et UAN) et huit engrais organiques (trois lisiers de bovins, trois lisiers de porcs et deux digestats) ont été appliqués dans des sous-parcelles de 1 m2 à deux ou quatre endroits. Les mêmes engrais ont été appliqués sur les différents sites pour étudier les effets interactifs des conditions locales en termes de propriétés du sol et de précipitations. Les mêmes méthodes d’application d’engrais, de mesure et d’analyse des données ont été utilisées sur tous les sites pour garantir la comparabilité.
« Nos mesures côte à côte des émissions d’oxyde nitreux provenant d’une gamme de matières fertilisantes dans l’orge de printemps se sont concentrées sur la période printanière. Cependant, dans la rotation des cultures, les émissions d’oxyde nitreux ont été mesurées tout au long de l’année au cours des deux années expérimentales, et ces mesures confirment que la plupart des émissions d’oxyde d’azote induites par la fertilisation printanière se produisent avant que la culture n’ait « vidé » le sol de l’azote », explique le professeur Søren O. Petersen du département d’agroécologie de l’université d’Aarhus.
Plus d’attention au lisier
Au cours des deux années expérimentales, les émissions d’oxyde d’azote provenant des engrais commerciaux étaient nettement inférieures à ce qui est actuellement supposé, tandis que les émissions provenant du lisier et des digestats de porcs et de bovins étaient en moyenne égales ou supérieures à ce qui était supposé précédemment. Cela indique qu’au Danemark, où 90 % sont traités sous forme de fumier liquide, les efforts visant à réduire les émissions d’oxyde d’azote provenant du fumier d’élevage auront le plus grand effet sur le climat.
« Le niveau variait selon les sites et les années, mais nous avons constaté que les émissions d’oxyde d’azote provenant du fumier de bétail étaient en moyenne plus élevées que celles provenant des engrais commerciaux sur chacun des quatre sites », explique Søren O. Petersen.
Les résultats diffèrent des recommandations du GIEC
Il est intéressant de noter que les résultats danois diffèrent des dernières recommandations du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) sur les facteurs d’émission d’oxyde d’azote pour les climats tempérés humides. Dans les lignes directrices les plus récentes, les émissions d’oxyde d’azote sont plus élevées pour les engrais synthétiques que pour les engrais organiques, notamment le fumier de bétail et les digestats. Celle-ci s’appuie sur une analyse globale des résultats expérimentaux.
« Les deux résultats pourraient bien être corrects, car ils sont basés sur des ensembles de données différents. Cela montre l’importance des études qui représentent les conditions locales », explique Søren O. Petersen.
Le Danemark est dominé par des sols à faible teneur en argile et presque tout le fumier d’élevage est sous forme liquide avec ou sans traitement dans des usines de biogaz. Cette combinaison offre des conditions favorables à la nitrification et à la dénitrification, les deux processus microbiens qui provoquent ensemble la formation de protoxyde d’azote dans le sol.
« Le type de sol est important car un sol bien aéré garantit de bonnes conditions pour la nitrification, mais fournit également de bonnes conditions pour que l’oxyde nitreux produit dans et autour de l’engrais organique liquide atteigne l’atmosphère », explique Søren O. Petersen.
En comparaison, explique-t-il, près de la moitié des études incluses dans l’analyse globale ont été réalisées avec du fumier solide, où le risque de formation d’oxyde d’azote est plus faible car une partie importante de l’azote peut être perdue pendant le stockage et le rejet net d’azote dans le sol est bas. Les sols plus argileux auront également une plus grande tendance à un mauvais échange d’air, et donc moins de risques d’échappement d’oxyde nitreux du sol.
L’article est publié dans la revue Agriculture, écosystèmes et environnement.
Plus d’information:
Søren O. Petersen et al, Émissions de N2O plus élevées provenant des engrais organiques par rapport aux engrais azotés synthétiques sur des sols sableux dans un climat tempéré frais, Agriculture, écosystèmes et environnement (2023). DOI : 10.1016/j.agee.2023.108718