Le cycle du phosphore (P)

Le cycle du phosphore (P)

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Le phosphore est un élément nutritif indispensable pour le monde vivant, c'est un élément prélevé en plus faible quantité par les plantes en comparaison avec l'azote et le potassium, par contre il est d'une extrême importance pour la nutrition des plantes et la production de biomasse. 
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Son principal rôle à l'intérieur de la plante est lié au stockage et transfert d'énergie (ATP), à la formation de composés structurels (nucléotides, acides nucléiques, coenzymes, phospholipides, etc…) intervenant dans la croissance des racines, la formation des grains, fruits et fibres, la maturation des fruits et le pouvoir germinatif des semences.
Son cycle est assez complexe et les entrées au sol sont dues principalement aux apports minéraux et organiques, la déposition atmosphérique est négligeable. 

 

Le phosphore dans le sol

La quantité de phosphore contenue dans la solution du sol se situe entre 0,1 et 3,7 kg P2O5/ha. Les plantes absorbent principalement les ions phosphates sous la forme de H2PO4- et HPO42-.

Le phosphore dans le sol est en forte interaction avec la phase solide et forme divers composés minéraux secondaires avec Ca, Fe, Mn, Al.
Le phosphore est facilement adsorbé, pour cette raison il a une très faible mobilité. De plus le phosphore peut être immobilisé par l'activité biologique des sols.

Les pertes sont dues principalement aux exportations agricoles et à l'érosion entraînant des particules de terre. Le lessivage est marginal (lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
).

 

Cycle du Phosphore en agriculture

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  1. Le recyclage d'éléments nutritifs contenus dans les matières organiques de toute nature : effluents d'élevage, résidus de culture et autres sous-produits organiques issus des activités humaines, constitue une ressource importante pour la fertilisation.
  2. Le phosphate est extrait de mines à ciel ouvert, il est généralement transformé par l'action d'acides minéraux pour produire des formes plus solubles, assimilables par les plantes.
  3. La minéralisationminéralisationDéfinition: Transformation de la matière organique qui conduit à la formation de sels minéraux où les éléments fertilisants deviennent solubles et accessibles aux plantes....
    de la matière organique du sol (et des effluents) produit du phosphore minéral (phosphate) soluble.
  4. Le phosphore évolue en permanence entre les formes fixées, adsorbées et solubles.
  5. La lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
    du phosphore soluble (entraînement en profondeur par l'eau du sol) est un phénomène extrêmement limité (moins de 1kg/ha en situation de fertilisation raisonnéefertilisation raisonnéeDéfinition: L'objectif de la fertilisation raisonnée est de satisfaire les besoins nutritionnels des plantes en complétant l'offre du sol en éléments minéraux dans des conditions économiquement rentables et dans le respect de l'environnement (COMIFER, 1995)....
    ).
  6. L'entraînement du phosphore hors de la parcelle est faible, il se fait par ruissellement (terrains en pente) et érosion (phosphore lié aux particules solides).
  7. L'absorption racinaire des végétaux se fait exclusivement à partir du phosphore de la solution du sol.
  8. La récolte est transformée en nourriture (humaine ou animale), ce qui est l'objectif fondamental de l'agriculture.

 

Le phosphore et la plante

L'étude de la dynamique du phosphore dans les systèmes sol-plante met en lumière les points suivants :

  • le prélèvement du phosphore par les racines des plantes n'a lieu que sous forme d'ions orthophosphates PO43-.
  • les quantités dissoutes dans la solution du sol sont très faibles. Au fur et à mesure de leur absorption par les racines, elles sont remplacées par du phosphore provenant des réserves du sol mais ces échanges sont très lents.
  • La fertilisation phosphatée a pour objectif essentiel de compenser les exportations du sol après chaque récolte et d'entretenir un pouvoir nutritionnel suffisant, adapté aux besoins des cultures.
  • L'année même de l'apport, la part de l'engrais phosphaté directement utilisée par la plante est au plus de 20%. L'autre partie est mise en réserve sous différentes formes dans le sol pour être disponible au cours des années suivantes.

 

Déplacement par diffusion du phosphore

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Source : GEMAS

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Solde du bilan du phosphore

Les réserves de phosphates au niveau mondial sont limitées, l'utilisation de cet élément comme fertilisant doit donc être raisonnée au plus près des besoins des plantes. Le recyclage de cet élément devra fournir une part plus importante des besoins dans l'avenir.

Le bilan Apports - Exportations ne tient pas compte des pertes par lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
, érosion et ruissellement. Le solde du bilan devrait donc être légèrement positif pour couvrir les pertes annuelles et maintenir en moyenne l'état de fertilité des sols en phosphore.

 

Solde du bilan P2O5 en France

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Le solde du bilan a beaucoup baissé par rapport aux années 90. La chute est de 84% par rapport à la campagne 88/89. Cette chute est expliquée principalement par la diminution des apports et la légère augmentation des exportations.

 

Phosphore et eutrophisationeutrophisationDéfinition: Augmentation du taux d’éléments nutritifs dans les eaux, conduisant à une multiplication excessive d’algues et d’autres espèces non désirables....

La lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
du phosphore concerne essentiellement les ions phosphate et les formes organiques du phosphore solubles dans l'eau. Sauf cas particuliers rencontrés dans les sols très sableux et pauvres en matière organique, les quantités transférées par lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
ne dépassent pas en général 0,5 kg P / ha / an et ce transfert ne provoque pas d'eutrophisationeutrophisationDéfinition: Augmentation du taux d’éléments nutritifs dans les eaux, conduisant à une multiplication excessive d’algues et d’autres espèces non désirables....
des eaux (les concentrations en phosphore restant inférieures à 0,2 mg P / l) en raison de la fixation de ces ions dans les horizons sous-jacents toujours plus fixateurs que les horizons de surface.
Le phosphore quitte la zone labourée essentiellement par érosion de la couche superficielle. Il est entraîné sous forme particulaire, pour atteindre les eaux de surface où il se dépose par sédimentation. Ces transferts peuvent conduire à des processus d'eutrophisationeutrophisationDéfinition: Augmentation du taux d’éléments nutritifs dans les eaux, conduisant à une multiplication excessive d’algues et d’autres espèces non désirables....
dans la mesure où des quantités d'azote biodisponible se trouvent présentes en même temps.

L'analyse de l'origine des diverses sources a montré que les activités domestiques étaient responsables environ de la moitié des apports (49 %), l'industrie de 29 % et l'agriculture de 22 % (dont 17,5 % proviennent des effluents d'élevage et 4,5 % des engrais minéraux).