Les engrais azotés ont des implications majeures pour les rendements des cultures et la santé environnementale, en particulier la qualité de l’eau dans le golfe du Mexique. Les gouvernements fédéral et des États ont hésité à réglementer l’utilisation des engrais azotés, mais les programmes volontaires et incitatifs n’ont pas été particulièrement efficaces ; la « zone morte » privée d’oxygène dans le Golfe reste beaucoup plus grande que les objectifs fixés par le groupe de travail sur l’hypoxie de l’État fédéral.
Une nouvelle étude de l’Université de l’Illinois explore les solutions politiques potentielles pour réduire la perte d’azote tout en protégeant les résultats des agriculteurs.
« Nous voulons générer des discussions sur de telles politiques, plutôt que de fournir des réponses définitives sur la politique qui sera la meilleure. Au lieu de cela, compte tenu des informations dont nous disposons et des limites que nous connaissons, nous montrons ce qui est possible », explique Nicolas Martin, professeur adjoint en le Department of Crop Sciences de l’Illinois et co-auteur de l’étude. « Nous essayons de penser à des alternatives ou à des scénarios qui pourraient améliorer l’agriculture actuelle, en tenant compte de la rentabilité, de la sécurité alimentaire et de l’environnement. »
Martin et ses collaborateurs ont exploité un ensemble de données simulées de plus de 4 000 champs sur une période de 30 ans pour évaluer les taux d’azote économiquement optimaux et les pertes par lessivage selon quatre scénarios politiques.
La première politique modifierait les rapports de prix en imposant une taxe sur l’azote selon un rapport fixe par rapport au prix du maïs. La deuxième politique facturerait aux agriculteurs des frais pour l’excès de lessivage d’azote des champs au-dessus des niveaux de référence dans les sols de l’Illinois. Le troisième soustrait l’azote extrait du grain à la récolte de l’azote appliqué comme engrais et facturerait le solde. La politique finale reflétait un programme volontaire de réduction de l’azote comme les programmes actuels dans le Midwest américain.
Dans le scénario de l’étude, les agriculteurs seraient indemnisés pour les redevances sur l’azote et les pertes de bénéfices, garantissant, dans la plupart des scénarios, un résultat net sain. De plus, toutes les politiques ont abouti au résultat environnemental souhaité : moins de lessivage.
L’étude a fixé un objectif de lixiviation à 20 %, concluant que le niveau de réduction pouvait être obtenu avec seulement un rendement de 3,3 % et peu d’impact sur les bénéfices.
« Des objectifs plus élevés ont augmenté le coût de manière exponentielle », explique German Mandrini, titulaire d’un doctorat du Département des sciences des cultures et premier auteur de l’article. « L’objectif de réduction de 20 % a un coût estimé de contrôle de la pollution de 30 à 37 dollars par hectare, ce qui représente 147 millions de dollars par an lorsqu’il est mis à l’échelle au niveau de l’État de l’Illinois. C’est dans la fourchette des paiements gouvernementaux actuels pour les programmes de conservation existants. »
Des recherches antérieures ont estimé que la contamination des eaux souterraines entraîne un coût caché de 16,10 $ par kilogramme d’azote en raison du risque de cancer du côlon, d’odeurs, de goûts indésirables, d’une eutrophisation accrue, etc. Cela signifie que la réduction de la lixiviation de l’azote de l’objectif de 20 % entraînera une réduction des externalités environnementales de 524 millions de dollars par an.
« C’est un retour sur investissement de 260 %, simplement en mettant en œuvre des politiques qui créent des incitations à utiliser les intrants de manière plus intelligente », déclare Mandrini.
Parmi les quatre politiques, la redevance de lixiviation de l’azote a donné les meilleurs résultats. Les chercheurs ont cité une plus grande rentabilité; meilleur contrôle des points chauds ; et une internalisation plus élevée, pénalisant les scénarios où la pollution est plus élevée.
« Cela se voit dans de nombreuses études environnementales, où charger directement le polluant que nous voulons contrôler est la meilleure option pour réduire les externalités », déclare Mandrini.
Martin ajoute : « La politique des frais de lixiviation de l’azote implique que les gens peuvent évaluer et mesurer la quantité d’azote quittant le champ, et sont facturés en fonction de cette quantité. Cette politique présente des défis de mise en œuvre car il est difficile de mesurer l’azote quittant le sol dans un environnement donné. Néanmoins, avec les progrès de la technologie, il pourrait potentiellement être estimé avec une grande précision à l’aide d’appareils de mesure ou de modélisation.
« Lorsque de grandes quantités d’azote quittent le champ sous des conditions de gestion ou de sol spécifiques, des points chauds peuvent se produire », dit-il. « En nous concentrant davantage sur ces régions, nous pouvons parvenir à une mise en œuvre plus intelligente des politiques, en obtenant des réductions là où cela compte le plus. »
Les chercheurs notent que les simulations s’accompagnent toujours d’hypothèses qui peuvent ne pas tenir dans des scénarios réels. Ils soulignent donc que l’article n’est qu’un point de départ pour une discussion entre agriculteurs, groupes de producteurs, décideurs et autres parties prenantes.
« Ces hypothèses permettent toutefois d’utiliser les approches les plus actuelles en matière de modélisation des systèmes de culture pour commencer à travailler sur des questions auxquelles nous ne pourrions pas répondre autrement. Nos travaux futurs viseront à mettre à jour nos hypothèses et à valider les résultats », déclare Martin.
L’article est publié dans Frontières en phytologie.
German Mandrini et al, Exploring Trade-Offs Between Profit, Yield, and the Environmental Footprint of Potential Nitrogen Fertilizer Regulations in the US Midwest, Frontières en phytologie (2022). DOI : 10.3389/fpls.2022.852116