Cours d’eau surfertilisés, sols appauvris : l’utilisation du phosphore dans l’agriculture crée un dilemme, et tout a commencé il y a des milliers d’années. Cela a été vérifié par un analyse Publié dans Changement global et planétaire.
Il est bien connu que le phosphore provenant des fertilisants agricoles et des eaux usées est nocif pour les lacs. Mais l’entrée de phosphore dans l’eau contribue également à la raréfaction de cette substance indispensable à l’agriculture.
Une équipe internationale, dont l’Université de Berne, a reconstitué la quantité de phosphore qui a été transportée des sols vers les lacs et stockée dans le monde au cours des derniers milliers d’années. Les chercheurs ont constaté une augmentation significative de l’entrée de phosphore, ce qui témoigne d’une intervention humaine très précoce dans le cycle mondial du phosphore. Pour cela, ils ont utilisé les sédiments qui s’accumulent au fond des lacs. La composition des couches leur permettait de lire ce qui s’était passé dans le passé, à la manière d’une archive.
Des milliers d’années d’influence humaine
Pour leur étude, les chercheurs ont consolidé les analyses de sédiments de 108 lacs à travers le monde, en collaboration avec une équipe du Royaume-Uni et de Chine. Les couches des carottes étudiées étaient vieilles de 12 000 ans. « Ces données nous ont permis pour la première fois de faire une projection globale de l’entrée de phosphore dans les lacs », explique l’auteur principal Martin Grosjean, directeur du Centre Oeschger pour la recherche sur le changement climatique à l’Université de Berne.
L’analyse a révélé que l’entrée de phosphore dans les lacs d’Europe centrale a considérablement augmenté dès le début de l’âge du bronze, il y a environ 4 000 ans. Une grave déforestation et une intensification de l’utilisation des terres ont eu lieu dans cette région, y compris en Suisse, à cette époque. Cela a entraîné une érosion accrue des sols et un ruissellement de phosphore dans les lacs.
« L’intervention humaine perceptible dans les cycles biogéochimiques à grande échelle remonte donc à l’âge du bronze et n’a pas seulement commencé avec l’industrialisation », explique Grosjean. Les chercheurs ont constaté une augmentation similaire dans d’autres régions de l’hémisphère nord, bien que plus tard, il y a environ 2 000 ans en Chine et environ 400 ans en Amérique du Nord. Cela est corrélé à l’apparition plus tardive de la croissance démographique et à l’intensification de l’utilisation des terres dans ces régions.
Cependant, ces changements antérieurs n’étaient rien comparés à ceux qui se sont produits plus tard : à partir du XIXe siècle, les chercheurs ont enregistré une augmentation considérable de l’entrée de phosphore dans les sédiments, provoquée par l’industrialisation et l’utilisation d’engrais phosphorés dans l’agriculture.
L’entrée mondiale annuelle de phosphore dans les sédiments lacustres a été multipliée par six par rapport à la période préindustrielle, passant d’environ 240 000 tonnes par an à environ 1,5 million de tonnes par an aujourd’hui. Au cours des 12 000 dernières années, d’immenses réservoirs de phosphore se sont accumulés dans les sédiments des lacs du monde entier. L’équipe de recherche estime que cela représente un total de 2,7 milliards de tonnes.
Le phosphore peut être recyclé
L’énorme perte de phosphore des sols constitue une menace à long terme pour la sécurité alimentaire, selon Grosjean, car cet élément comme nutriment des plantes agricoles manque : on le trouve seulement en quantité limitée dans les roches, ou il faut l’éliminer. récupérés des eaux usées domestiques et des déchets agricoles.
« Le niveau élevé d’entrée de phosphore est également extrêmement dangereux pour les écosystèmes aquatiques », explique Grosjean, dont les recherches portent sur le cycle des nutriments dans les lacs. « Les conséquences sont bien connues : eutrophisation, mortalité des poissons, algues toxiques, perte de biodiversité. »
Mais il voit aussi un côté positif aux dépôts de phosphore : « Il semble que les sédiments au fond des lacs puissent être des pièges très efficaces dans certaines conditions. Si le phosphore est étroitement lié aux sédiments au lieu de s’en dissoudre, alors au moins il ne peut pas contribuer à une eutrophisation accrue des lacs. » Les conditions chimiques qui doivent exister dans un lac pour garantir que le phosphore reste à long terme dans les sédiments font actuellement l’objet de recherches.
Plus d’information:
Luyao Tu et al, Modification anthropique de la séquestration du phosphore dans les sédiments lacustres pendant l’Holocène : une perspective globale, Changement global et planétaire (2023). DOI : 10.1016/j.gloplacha.2023.104222