Changement climatique
 |
L’agriculture et la sylviculture contribuent à 20% des émissions de gaz à effet de serre (GES) soit 90 millions de tonnes de CO2-eq en France pour l’année 2014 (CITEPA). |
|
Mais ce secteur a la particularité d’émettre des GES, principalement du méthane et du protoxyde d’azote et de fixer du CO2 grâce à la photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
et à l’augmentation du stock de carbone dans les sols et les forêts. Ainsi, le changement d’utilisation des terres et la croissance forestière agissent comme des puits pour les GES et compensent plus de la moitié des émissions du secteur. Il faut donc raisonner en bilan net. L’atténuation représente la capacité de l’agriculture à réduire ses émissions alors que le stockage du carbone constitue une solution pour éviter l’accroissement du CO2 dans l’atmosphère.
a. Atténuation des émissions de gaz à effet de serre
Les émissions diffuses du secteur agricole sont principalement liées au méthane CH4 et au protoxyde d’azote N2O en provenance des élevages et des sols agricoles. Elles sont dues à l’activité de micro-organismes actifs en milieu anoxique, sans oxygène. Ces deux gaz représentent respectivement 12 % et 10 % du total des émissions nationales. L’incertitude associée à ces chiffres est grande du fait de la variabilité de ces émissions et de la difficulté de les mesurer sur les animaux et au champ.
La meilleure efficacité de la fertilisation azotée d’origine minérale et organique a permis de diminuer les quantités apportées aux cultures et aux prairies ce qui entraine une réduction de l’émission calculée de N2O.
L’ensemble des secteurs à l’exception des transports contribue à la réduction des émissions depuis 1990. Avec 38 % de réduction l’industrie apporte la plus forte contribution quantitative à la réduction des émissions nationales.
Évolution des émissions de GES en France par secteur entre 1990 et 2014
Source : CITEPA
Environ les trois quart des émissions de GES (CO2 et N2O) liées à la production de blé a pour origine la fertilisation azotée. C’est pourquoi le raisonnement plus précis de l’azote est un levier très fort pour améliorer le bilan environnemental. Les autres émissions de GES sont dues au carburant consommé par les travaux des champs et la fabrication des autres intrants.
L’exemple de la production de blé montre que le supplément de rendement obtenu avec un apport de 170 kg d’azote N entraine une augmentation de 11 t de CO2 fixé dans la plante entière par rapport à une culture non fertilisé. L’utilisation d’engrais azoté augmente la production de grain mais proportionnellement aussi la quantité de résidus de récolte (racines, chaumes, paille) qui peuvent être laissés au sol. La formation d’humus à partir de ces résidus permet le stockage de carbone dans les sols sur une durée allant jusqu’à un siècle en climat tempéré.
CO2 fixé par 1 hectare de blé
Synthèse d'essais plein champs - YARA, Allemagne
La production européenne consomme du gaz naturel pour produire les engrais azotés. Elle a amélioré la performance énergétique de ses usines et réduit de 60% ses émissions de gaz à effet de serre CO2 et N2O dans ses usines depuis 1990. En particulier l’émission de N2O au stade de la production d’acide nitrique a été réduite de 90% grâce à de nouveaux procédés de catalyse réduisant ce N2O en N2 neutre pour l’atmosphère qui en est constitué.
L’utilisation d’engrais azotés peut être évaluée en termes de gaz à effet de serre en équivalent CO2. Les gaz à effet de serre émis (CO2 et N2O) sont calculés selon une analyse du cycle de vie, de la matière première jusqu’à l’épandage au champ. Ils comprennent les émissions liées à la production jusqu’à la sortie de l’usine et les émissions au champ liées principalement à l’émission des sols en N2O au cours de la transformation de l’azote.
| Engrais azoté | Énergie consommée | Gaz à effet de serre émis en équivalent CO2 | ||
| Sortie usine MJoules*/Kg N |
Sortie usine** kg CO2e/kg N |
Au champ kg CO2e/kg N |
Total kg CO2e/kg N |
|
| Ammonitrate 33,5% | 41,9 | 3,52 | 5,62 | 9,14 |
| Ammonitrate 27% | 43,6 | 3,70 | 5,18 | 8,88 |
| Urée 46% | 51,8 | 3,57 | 7,62 | 11,19 |
| Solution azotée 30% | 46,1 | 3,57 | 6,86 | 10,43 |
| Composé 15-15-15 | 50,6 | 5,07 | 5,64 | 10,71 |
* calculé pour les engrais simples ne contenant qu'un élément nutritif
Valeurs moyennes de la production européenne pour l'année 2011
Source Fertilizers Europe 2014
Il est déjà possible d’utiliser le biométhane en substitution du gaz naturel et demain l’hydrogène pourra venir d’autres sources par exemple de l’électrolyse de l’eau pour limiter la dépendance de l’industrie vis-à-vis des énergies fossiles.
FERTI-pratiques n°32 : Engrais azotés
Dossier technique : biomasse, énergie et fertilisation
Bilan carbone des sites de production d’engrais et d’amendements
b. Stockage du carbone dans les sols
L’humus du sol, fraction la plus stable de la matière organique, contient environ 58% de carbone et 6% d’azote. Le stock de carbone organique dans les sols mondiaux représente plus de deux fois la quantité de carbone présente dans le CO2 de l’atmosphère.
Une augmentation annuelle de 4 pour mille du stock de carbone situé entre 0 et 40 cm de profondeur suffirait à compenser les émissions de CO2 liées aux activités humaines au plan mondial. Dans le cycle du carbone, le sol représente le plus grand réservoir (2 100 Pg ou milliards de tonnes) en interaction avec l'atmosphère. La végétation (650 Pg) et l'atmosphère (750 Pg) représentent des stocks plus faibles mais des flux plus importants. Les flux nets entre le carbone organique du sol et l'atmosphère peuvent être positifs (stockage) ou négatifs (émission de CO2).
La fertilisation contribue à mieux nourrir les plantes et à fixer davantage de CO2 par la photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
. Elle agit donc sur le flux d’entrée du carbone dans les sols. Si ce flux est plus important que le flux de sortie lié à 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....
des apports organiques et d’une partie de l’humus, il y a stockage net dans le sol. Il faut plusieurs années pour pouvoir mesurer une augmentation du stock qui est lente. Par contre le déstockage est plus rapide.
Évolutions du stock de carbone dans le sol associées aux changements d'usage des terres provoquant les stockages (0,5 tC/ha/an durant les 20 premières années) ou les déstockages (l tC/ha/an) extrêmes.
Source INRA, 2002, http://institut.inra.fr/Missions/Eclairer-les-decisions/Expertises/Toutes-les-actualites/Stocker-du-carbone-dans-les-sols-agricoles-de-France
Il faut aussi bien sûr éviter le déstockage qui est la conséquence de l’artificialisation des sols et du changement d’utilisation des terres : déforestation ou retournement de prairies. C’est pourquoi l’amélioration de la productivité doit être obtenue sur les sols actuellement cultivés pour préserver les espaces de prairies et de forêts qui contribuent également à la biodiversité.
En sols cultivés, on connait les pratiques favorables au stockage du carbone: retour des pailles au sol, couverts intermédiaires, enherbement entre rangs de vigne ou d’arbres fruitiers, agroforesterie, réduction de la fréquence du travail du sol… L’enjeu est de maintenir ces pratiques sur le long terme car le stockage de carbone est toujours réversible.
L’agriculture peut contribuer aux solutions permettant de limiter l’accroissement de la concentration en CO2 dans l’atmosphère en utilisant la photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
pour fixer le carbone.
L’initiative 4 pour mille de stockage du carbone dans les sols
On oublie que les engrais minéraux azotés contribuent à satisfaire la moitié des besoins alimentaires (48%) de la population mondiale (Erisman et al. 2008). Du fait de la rapide croissance démographique (9 milliards en 2050), il est nécessaire d’améliorer la production alimentaire grâce à l’utilisation raisonnée des engrais et amendements dont l’efficacité devra être maximale pour limiter leurs impacts sur l’eau, l’air et les espaces naturels.