Environ 50 % du phosphore disponible dans le sol provient des engrais minéraux dans les systèmes agricoles du monde entier

Les plantes ont besoin de phosphore pour pousser. L’utilisation par les agriculteurs d’engrais minéraux à base de phosphore a considérablement augmenté la fertilité du sol en phosphore et, par conséquent, les rendements des cultures. Cependant, ces engrais sont fabriqués à partir de phosphate naturel, une ressource non renouvelable qui est répartie de manière inégale sur la Terre.

Des chercheurs d’INRAE ​​et de Bordeaux Sciences Agro ont modélisé, pour chaque pays, la fraction de phosphore disponible dans le sol issue de l’utilisation d’engrais phosphatés minéraux. Ils ont également examiné l’évolution de ces chiffres au fil du temps, à partir du milieu du XXe siècle. Publié dans Géoscience de la natureleurs résultats montrent qu’en 2017, environ 50 % du phosphore disponible dans le sol mondial dans les systèmes agricoles provient de l’utilisation d’engrais minéraux phosphorés.

Cependant, ces données mondiales cachent des différences considérables entre les régions. Alors que l’Europe occidentale, l’Amérique du Nord et l’Asie se situent toutes au-dessus de 60 %, l’Amérique du Sud et l’Afrique se situent respectivement autour de 40 % et 30 %. Cette constatation souligne que les systèmes agricoles sont extrêmement dépendants des engrais minéraux phosphorés.

L’étude souligne l’importance d’accélérer la transition agroécologique dans les pays du Nord, dont les pays doivent préserver la fertilité acquise des sols et améliorer l’écoulement des effluents agricoles et urbains vers les sols. Les ressources restantes de roche phosphatée devraient être données aux pays du Sud, en particulier aux pays africains, dont les sols restent carencés en phosphore, une réalité qui limite la production agricole.

Le phosphore est naturellement présent dans les sols, mais ses niveaux et sa disponibilité relative varient selon la région du monde et le type de sol. Depuis les années 1950, l’utilisation d’engrais minéraux phosphorés a stimulé le phosphore disponible dans le sol et, par conséquent, les rendements agricoles. Cependant, ces engrais sont créés via l’extraction et le traitement chimique du phosphate naturel, une ressource naturelle non renouvelable qui est inégalement répartie dans le monde. Par exemple, 70% du phosphate naturel se trouve au Maroc, alors qu’il n’y en a presque pas en Europe. De plus, la transformation du phosphate naturel libère de grandes quantités de pollution.

Les chercheurs conviennent qu’aux taux d’extraction actuels, nous atteindrons probablement le pic de phosphore (le point de production maximale des ressources) d’ici 2050. Cela entraînera probablement une augmentation des prix des engrais et de plus grandes tensions géopolitiques. Dans ce contexte, il est essentiel de clarifier comment les schémas passés et présents d’utilisation des engrais minéraux phosphorés ont affecté la dépendance des systèmes agricoles actuels vis-à-vis de cette ressource finie.

Des scientifiques d’INRAE ​​et de Bordeaux Sciences Agro ont donc décidé de quantifier le pourcentage de phosphore disponible dans le sol provenant des engrais minéraux, défini comme la signature anthropique du sol en phosphore. Ils ont développé un modèle pour simuler les modèles spécifiques à chaque pays de phosphore disponible dans le sol dans les systèmes agricoles du monde entier pour la période de 1950 à 2017. Cette approche a utilisé des données sur les stocks de phosphore disponible dans le sol, les rendements des cultures, l’utilisation d’engrais minéraux, le nombre de têtes de bétail et Échange international. Les calculs étaient basés sur le sol agricole moyen d’un pays, qui était défini par l’utilisation par chaque pays des prairies et des cultures dans des systèmes agricoles avec différents niveaux d’intensification.

La fertilité des sols est fortement dépendante des engrais minéraux de synthèse

Globalement, la signature anthropique du phosphore est d’environ 47 % (±8 %), ce qui suggère qu’à l’heure actuelle, environ la moitié de la fertilité du sol en phosphore est attribuable à l’utilisation d’engrais minéraux. Ce résultat reflète l’intensification des systèmes agricoles qui s’est produite dans le monde. En effet, de nombreux pays se sont fortement appuyés sur les engrais synthétiques depuis les années 1950.

Ce travail met en évidence les fortes disparités spatiales et temporelles dans la dépendance des différents pays aux engrais minéraux phosphorés. Les signatures anthropiques du phosphore ont fortement augmenté en Europe de l’Ouest et en Amérique du Nord depuis les années 1950, et elles ont dépassé 60 % en 2017. Depuis les années 1970, les signatures dans les pays d’Europe de l’Ouest ont plafonné, grâce à la diminution de l’utilisation des engrais minéraux. Le fumier du bétail a permis de répondre en partie aux besoins en phosphore.

En Asie, les signatures ont commencé à augmenter dans les années 1970, lorsque les pays de cette région ont connu la révolution verte, alimentée par des quantités massives d’engrais minéraux. Les signatures des pays asiatiques ont maintenant rattrapé et dépassé celles des pays d’Europe occidentale. Cette croissance se poursuit, tirée par une dépendance perpétuelle et importante aux engrais minéraux phosphorés. En 2017, les signatures en Amérique du Sud et en Europe de l’Est étaient en baisse, autour de 40 %. Enfin, les pays d’Afrique et d’Océanie avaient des signatures inférieures à 30 %, reflétant leur utilisation historiquement plus limitée des engrais minéraux.

Vers une gestion plus équitable et durable des ressources mondiales de phosphate naturel

Ce travail souligne que de nombreux pays dans le monde sont extrêmement dépendants des engrais minéraux phosphorés pour assurer des niveaux de productivité agricole. Les résultats font craindre que les systèmes agricoles aient du mal à mettre fin à leur dépendance vis-à-vis de cette ressource non renouvelable. Ils soulignent également de profondes inégalités dans la distribution actuelle du phosphate naturel. Les pays qui ont adopté très tôt des systèmes d’agriculture intensive, comme ceux d’Europe de l’Ouest et d’Amérique du Nord, ont fortement augmenté leurs niveaux de phosphore disponible dans le sol grâce à l’utilisation massive d’engrais phosphatés minéraux.

Ces pays doivent maintenant maintenir et améliorer cette fécondité acquise par diverses stratégies, dont un meilleur recyclage des ressources. Ils doivent également accélérer leur transition agroécologique en mettant en place une gamme de systèmes de polyculture-élevage, en réduisant l’érosion des sols et en utilisant les effluents urbains. En revanche, les pays africains ont historiquement eu peu accès aux engrais minéraux phosphorés alors même que leurs sols sont souvent très carencés en phosphore, ce qui limite la production alimentaire et agricole. Les ressources restantes de phosphate naturel doivent être équitablement réparties, en donnant la priorité aux pays qui en ont le plus besoin afin de promouvoir la sécurité alimentaire mondiale.

Alternatives aux engrais minéraux phosphorés

Les engrais minéraux phosphorés ont stimulé les rendements agricoles et favorisé la sécurité alimentaire dans de nombreux pays. Malheureusement, ils proviennent d’approvisionnements non renouvelables de phosphate naturel. De plus, l’extraction et le traitement du phosphate naturel causent des dommages à l’environnement. Certains pays, comme la France, ont accumulé de grandes quantités de phosphore disponible dans le sol. Ils doivent désormais s’efforcer de tempérer fortement leur utilisation d’engrais minéraux phosphorés. La réalité est que les rendements ne souffriront pas nécessairement de l’absence d’engrais car les cultures peuvent puiser dans les stocks de phosphore disponible dans le sol, selon le type de sol. Notamment, dans le cadre des rotations de cultures, des espèces telles que le lupin blanc ou le sarrasin peuvent libérer du phosphore chimiquement lié au sol, augmentant ainsi sa disponibilité pour d’autres cultures.

De plus, ces pays doivent s’employer de toute urgence à préserver la fertilité phosphatée des sols qu’ils ont acquise. Ils permettent notamment de limiter l’érosion des sols, en utilisant des couverts végétaux ou en réincorporant des haies vives dans les paysages agricoles, et d’améliorer le recyclage des matières organiques, notamment les effluents d’élevage et les boues de stations d’épuration.