L’agriculture est directement concernée par le changement climatique, subissant de plein fouet les aléas de la météo, qui devraient s’intensifier. Si elle y contribue via les gaz à effet de serre, elle représente également une partie de la solution pour en limiter les effets, en réduisant justement ces émissions, et donc l’empreinte carbone. L’un des leviers : la gestion de la fertilisation azotée.
La décarbonation des filières agricoles : une volonté nationale
Dans le cadre de la Loi de Transitons Energique pour la Croissance Verte (LTECV), a été élaborée la stratégie nationale bas (SNBC) en 2015. Il s ‘agit de la « feuille de route de la France pour lutter contre le changement climatique. Selon le site des Ministères Écologie Énergie Territoires, « elle donne des orientations « pour mettre en œuvre, dans tous les secteurs d’activité, la transitons vers une économie bas-carbone, circulaire et durable. ». La SNBC a ensuite été révisée en 2018/2019, avec une nouvelle version adoptée en 2020. Ses objectifs tous secteurs confondus : réduire l’empreinte carbone des Français ; et atteindre une neutralité carbone d’ici 2050, c’est-à-dire un équilibre entre les émissions de gaz à effet de serre (GES) et l’absorption de carbone par diverses activités. Cette stratégie s’appuie sur la mise en place de budgets carbone, c’est-à-dire des plafonds d’émissions à ne pas dépasser, par période de cinq ans, jusqu’en 2033. En agriculture, cela doit se traduire par une diminution des GES de 19 % en 2030 et de 46 % d’ici 2050, l’objectif étant atteindre un niveau d’émissions limité à 48 MtCO2 eq en 2050. Ce qui devrait correspondre à une baisse moyenne de 1,2 Mt CO2 éq chaque année entre 2015 et 2050.
Plus récemment, la loi climat et résilience a été promulguée en août 2021, portant à la fois sur la lutte contre le dérèglement climatique et le renforcement de la résilience face à ses effets. Elle vise une baisse d'au moins 55 % des GES d'ici 2030, sur la base de feuilles de route de décarbonation obligatoires pour les filières les plus émettrices, dont l’agriculture fait partie. Ces feuilles de route vont réunir les leviers d’action qui serviront à atteindre les objectifs de baisse des émissions de GES fixés par la SNBC. Dans le secteur agricole, celle de la filière céréalière et des exploitations de grandes cultures devrait voir bientôt le jour, d’ici fin 2023, à l’issue d’un travail collaboratif mené par Intercéréales, avec l’appui d’ARVALIS, en co-construction avec les pouvoirs publics, comme annoncé lors du dernier Salon de l’agriculture.
ITT1 : L’empreinte carbone de l’agriculture
L’empreinte carbone représente l’ensemble des émissions de gaz à effet de serre, principalement NH4, NO2 et CO2, exprimée en CO2 équivalent afin d’homogénéiser les références. Chaque citoyen peut calculer son empreinte carbone, avec l’outil en ligne développé par l’ADEME, nos gestes climat. À plus grande échelle, les grands secteurs français font l’objet d’une évaluation globale.
Ainsi, selon le Rapport Secten 2023 du CITEPA, l’agriculture est à l’origine de 76,5 Mt CO2eq en 2021, soit 19 % des émissions nationales de GES, occupant la deuxième position après les transports. Il s’agit en majorité de méthane (CH4) mais aussi de protoxyde d’azote (N2O), et de dioxyde de carbone (CO2). Proportionnellement, c’est l’élevage qui est le plus émetteur en GES.
Tableau 1 : Répartition des émissions des GES par type de gaz, et origines principales
Entre 2016 et 2023, les émissions de GES affichent une baisse annuelle de – 1,3 % en moyenne. Un rythme concordant avec les budgets de la SNBC-2 (version de 2020) fixés à horizon 2033, qui intègrent des évolutions sur la méthodologie, faisant suite aux nouvelles lignes directrices du Giec 2019.
Figure 1 : Émissions de GES du secteur et objectifs SNBC-2
Dans le secteur des cultures, ce sont les engrais et les amendements, majoritairement minéraux, qui sont les premiers à l’origine des émissions de GES (figure 2). Une étude récente, réalisée par des chercheurs en agronomie de Cambridge, vient apporter de nouvelles connaissances à ce sujet. Elle a permis en effet de réaliser le « premier bilan carbone précis sur le cycle complet » (production et usage) des engrais, aussi bien minéraux qu’organiques (fumier, lisier…). Cette étude anglaise montre ainsi que 2/3 de ces émissions de GES liées aux engrais sont dues à l’épandage aux champs. En seraient responsables, en majorité, des bactéries du sol qui dégradent les engrais et libèrent du N2O. Le tiers restant découle de la fabrication en usine (notamment la synthèse d’ammoniac)
Figure 2 : Répartition des émissions de CO2 du sous-secteur des cultures en France (Métropole et Outre-mer UE)
ITT : Des leviers déjà utilisés dans la plaine
L’azote reste un élément incontournable pour la réussite des cultures et optimiser rendement et qualité. Il est donc nécessaire de raisonner la fertilisation dès les semis, en réalisant un plan prévisionnel de fumure azotée. Pour la plupart des grandes cultures, la méthode du bilan est généralement appliquée. L’objectif est de calculer la dose d’engrais azoté au plus près des besoins des cultures, selon les différentes entrées et pertes d’azote. Une dose, qui, selon les préconisations, doit généralement être fractionnée en plusieurs fois – 3 ou 4 fois par exemple en céréales à paille - afin d’améliorer l’efficacité des engrais. Cette gestion affinée permet ainsi d’éviter tout excédent d’azote dans le sol, et donc de rejet inutile de GES dans l’atmosphère.
L’idéal est d’utiliser un outil de pilotage pour une meilleure précision dans le calcul la dose d’azote nécessaire et assurer un meilleur positionnement des épandages.
Comme les engrais minéraux sont les plus émetteurs, il s’agit d’en réduire les quantités apportées sur le système cultural. Cela passe, par exemple, par l’introduction de légumineuses fixatrices d’azote, en interculture ou comme culture principale, dans la rotation. Grâce à la présence de rhizobium sur leurs racines, ces espèces fixent l’azote de l’air. En fin de cycle, les plantes restent sur place, par décomposition ou destruction : les résidus permettant de restituer de l’azote à la culture suivante. Cet azote est comptabilisé dans le bilan azoté prévisionnel, impactant les apports d’engrais en culture.
En cas d’utilisation d’engrais minéraux, le choix de la forme est primordial : l’ammonitrate a en effet une empreinte carbone nettement plus faible que l’urée. La solution azotée se situe entre les deux.
Figure 3 : Empreinte carbone des engrais azotés depuis la production jusqu’à l’application pour un approvisionnement moyen en France
Quelle que soit la forme, rappelons ici qu’il est aussi essentiel de respecter certaines conditions d’application – pluie, vent afin d’optimiser leur efficacité.
Autre piste à envisager : le recours aux produits organiques, véritables puits de carbone. Une autre étude anglaise, publiée en décembre 2022 dans Nature Food, a permis de démontrer leurs atouts. Ainsi, les émissions de N2O sont réduites de moitié dans les sols avec des apports de fumier (et de lisier, mais dans une moindre mesure), versus des apports de granulés synthétiques. En résumé, la matière organique favorise la structure du sol, et donc la circulation de l’air et la présence de microbes (bactéries et champignons) métabolisant l’azote, en combinaison avec le carbone. Ce qui permet, finalement, d’éviter les fuites de N2O dans l’atmosphère et le lessivage des nitrates.
ITT : Vers des solutions moins polluantes
Depuis les années 70, la recherche s’intéresse aux inhibiteurs de nitrification et d’uréase, en mélange aux engrais azotés. Les objectifs : identifier des composes très efficaces, peu toxiques pour l’environnement, stables dans le temps, a des couts raisonnables et qui puissent être combines aux produits fertilisants. Les inhibiteurs de nitrification vont jouer sur l’activité bactérienne du sol et ralentir la conversion de l'ammonium en nitrate et la conversion du nitrate (NO3-) en azote moléculaire (N2) dont l’un des intermédiaires est le protoxyde d’azote. En France, la gamme est assez restreinte avec des produits à base de DMPP (phosphate de 3,4-dimethylpyrazole) et de DCD (dicycandiamide).
Quant aux inhibiteurs d’uréase (NBPT, NPPT…), dont la gamme est davantage étoffée, ils permettent de réduire l’activité de l’uréase, cette enzyme produite naturellement par les bactéries du sol, qui convertit l'urée en ammoniac et en dioxyde de carbone.
Certains fabricants de fertilisants ont également développé des enrobages spécifiques pour les engrais azotés, qui se gélifient au contact de l’humidité du sol. Cette protection organique va permettre une libération progressive des éléments minéraux, au plus juste des besoins donc, lors de leur dégradation par les microorganismes.
En parallèle, les innovations se poursuivent chez les industriels, avec l’apparition des engrais décarbonés. Il s’agit d’utiliser de l’hydrogène vert, récupéré après électrolyse de l’eau, et non de l’hydrogène issu du méthane (CH4), pour produire de l’ammoniac, base des engrais azotés. Les projets sont en cours d’expérimentation, mais promettent un bel avenir pour les engrais décarbonés.
Enfin, dans une autre catégorie, les biostimulants peuvent représenter une alternative aux engrais azotés. Le marché compte en effet des solutions à base de bactéries, soit rhizosphériques, soit qui colonisent les feuilles des cultures, qui vont fixer l’azote atmosphérique pour améliorer la fertilisation des cultures. En combinaison à des apports d’engrais minéraux et/ou organiques, le bilan GES d’une exploitation peut ainsi s’alléger.
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