Engrais, nutriments, et fertilité des sols

« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transfère »

Les besoins des plantes

Comme tous les êtres vivants, les plantes sont constituées de matière dite « organique »[1]. Quatre atomes (éléments chimiques) forment l’essentiel de cette matière organique : le carbone (C), l’hydrogène (H), l’oxygène (O) et l’azote (N). On retrouve également en plus petites quantités le phosphore (P) et le soufre (S). D’autres éléments comme le potassium (K) ou le calcium (Ca) ne sont pas intégrés dans les molécules organiques mais sont importants, sous forme ionique, pour l’équilibre et le bon fonctionnement des milieux intra et extracellulaires. Enfin, certains éléments métalliques comme le magnésium (Mg) ou le fer (Fe) sont indispensables à la synthèse ou à l’activité de plusieurs pigments, enzymes et autres molécules. Tous ces éléments à partir desquels les êtres vivants assurent leur nutrition sont appelés des nutriments.

 

Composition d’une plante en éléments chimiques (pourcentages de la masse sèche totale). Il s’agit ici d’une composition indicative qui peut varier selon les tissus et les espèces considérés. Chiffres issus de Stout (1961)[2].

 

Championnes de l’autonomie, les plantes sont capables de récupérer tous leurs nutriments sous forme minérale (non liés à d’autres atomes de carbone) et de fabriquer elles-mêmes leur propre matière organique. Ce type de nutrition s’appelle l’autotrophie, il est spécifique aux végétaux et à certains microorganismes. Par opposition, les organismes hétérotrophes (comme les animaux) ne sont pas autonomes et se nourrissent de matière organique déjà formée. Une étape essentielle de l’autotrophie des plantes est la photosynthèse, réaction chimique au cours de laquelle elles utilisent l’énergie du soleil pour synthétiser des sucres à partir de dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique et d’eau (H2O) prélevée dans le sol. Contrairement à ce que l’on pourrait penser, l’essentiel de la masse (sèche) des plantes provient donc du CO2 qu’elles ont absorbé. De la pâquerette au séquoia, toutes sont de l’air, solidifié par l’énergie solaire.

Équation bilan de la photosynthèse

 

La photosynthèse permet aux plantes d’assimiler les trois principaux nutriments : carbone, oxygène et hydrogène. Tous les autres, elles les prélèvent dans le sol sous forme d’ions dissous, ce sont les sels minéraux[3].

Nutriments et fertilité d’un sol

Un sol est d’autant plus fertile[4] qu’il possède des nutriments en quantités suffisantes et sous des formes minérales assimilables par les plantes. Lorsqu’elles poussent, ces dernières prélèvent les nutriments dont elles ont besoin dans le sol et par conséquent l’appauvrissent. Inversement, lorsque les plantes meurent, la matière organique subit un processus de décomposition et de minéralisation permettant aux nutriments de retourner au sol et d’être à nouveau disponibles. Il s’agit donc d’un processus cyclique de recyclage des nutriments.

Ce cycle est toutefois ouvert et un sol peut gagner ou perdre des nutriments, permettant à plus ou moins de plantes de s’y installer. Par exemple, les eaux de pluie peuvent s’infiltrer dans le sol et emporter avec elles certains nutriments vers les nappes et les cours d’eau, on appelle ça le lessivage (ou drainage)[5]. Certains sols y sont plus sensibles que d’autres[6]. Inversement, l’altération des particules de roches du sol[7] – on parle aussi de solubilisation – libère des nutriments : la calcite donne du calcium, les apatites du phosphore, les minéraux silicatés du potassium, du sodium, du calcium, du fer, du magnésium… C’est un processus très lent comparé au rythme de croissance des végétaux. Il dépend des conditions climatiques, de l’activité des organismes du sol et de la nature de la roche mère : les terrains calcaires sont généralement pauvres en fer et en magnésium, les terrains alluviaux riches en de nombreux nutriments, etc.

Pour l’azote, très peu présent dans les roches, il existe un mécanisme spécifique. Cet élément est en fait abondant dans l’atmosphère sous forme de diazote (N2, 78 % de l’air que l’on respire) et certaines bactéries sont capables de transformer ce gaz en ammoniac (NH3) puis d’incorporer cet azote dans leurs molécules organiques. On appelle ce mécanisme « fixation biologique de l’azote » ou diazotrophie. Les bactéries fixatrices d’azote le font soit de manière autonome dans le sol, soit en association avec les plantes de la famille des légumineuses (Fabacées[8]) au sein d’organes symbiotiques spécialisés. Cette fixation microbienne de l’azote atmosphérique est fondamentale étant donnée l’importance de l’azote dans la constitution des êtres vivants[9].

Flux des nutriments dans un écosystème terrestre. Les principaux flux (flèches blanches) forment un cycle central lié à la formation et à la dégradation de la matière organique. Il existe en parallèle d’autres moyens d’augmenter ou de diminuer le niveau global de nutriments présents dans l’écosystème (flèches noires). L’importance de ces différents flux peut varier dans le temps et selon de nombreux paramètres. Les imports et les exports de matière organique ne sont pas représentés mais peuvent avoir un rôle majeur dans certains écosystèmes (en particulier les agrosystèmes). N: diazote atmosphérique ; P : phosphore ; K : potassium.

 

Agriculture et export des nutriments

Prenons maintenant le cas particulier d’une parcelle agricole, par exemple un champ de blé d’un hectare. Lors de sa croissance, le blé prélève des nutriments dans le sol et les utilise pour construire ses différents organes : grains, feuilles, chaume, racines. Lorsqu’on récolte les grains de blé, on exporte les nutriments qui s’y étaient accumulés. Pour un rendement de 5 tonnes à l’hectare, et un grain contenant 2,5 % d’azote, 0,33 % de phosphore et 0,51 % de potassium[10],[11] cela correspond à un export total de 125 kg d’azote, 17 kg de phosphore et 26 kg de potassium. Or ces grains de blé sont consommés ailleurs que sur la parcelle, il n’y a donc pas de recyclage et les nutriments sont perdus pour l’agrosystème. On voit donc que, sans nouvel apport de nutriments au champ, le sol s’épuise et l’activité agricole est rapidement compromise. Renouveler la fertilité des sols cultivés est un point incontournable, quelque soit le système agricole en place.

Comparaison des flux de nutriments dans un écosystème « classique » ou cultivé (agrosystème). Dans le premier cas, le flux est principalement circulaire et lié à la formation et à la dégradation de la matière organique. Dans l’agrosystème, les nutriments sont régulièrement exportés sous forme de nourriture. Pour que l’activité agricole perdure, les pertes doivent être compensées par l’apport de nouveaux nutriments (ici sous forme d’engrais).

Différentes méthodes de renouvellement de la fertilité ont été utilisées au cours de l’histoire (et le sont encore)[12] : laisser l’écosystème se reconstituer pendant un temps suffisamment long (systèmes sur abattis-brûlis), profiter des apports des crues dans les zones régulièrement inondées, cultiver des légumineuses permettant de fixer l’azote atmosphérique… Mais la technique qui a connu le plus de succès est l’utilisation d’engrais.

Différents types d’engrais : organiques et minéraux

On utilise ici le mot engrais pour toute matière extérieure apportée au sol en vue de fournir aux plantes des nutriments[13]. Cette matière peut être sous forme organique (voir en début d’article), autrement dit dériver d’êtres vivants. Il s’agit par exemple d’excréments animaux mélangés (fumier) ou non (lisier, guano) à des matières végétales (paille, feuilles), de sous-produits animaux issus d’abattoirs (farine de sang, de plumes, poudre d’os ou de corne…), de sous-produits de l’agroindustrie (vinasse de betterave, mélasse), de matières issues de méthaniseurs (digestat) ou de stations d’épuration (boues), de matières végétales (déchets alimentaires, déchets verts, sciure et copeaux de bois, algues…). Les engrais organiques contiennent – mais en des proportions très variables – l’ensemble des nutriments nécessaires à la croissance des plantes, cependant, ceux-ci ne sont pas immédiatement disponibles. La matière organique doit d’abord subir une étape de minéralisation pour que les nutriments soient libérés sous forme de sels minéraux et puissent être assimilés par les plantes. Cette minéralisation se fait naturellement lorsque la matière organique est consommée par les organismes du sol[14] (bactéries, champignons, vers de terre, animaux microscopiques…). Elle est plus ou moins longue selon le type d’engrais, l’activité biologique des sols et les conditions climatiques locales.

Trois exemples d’engrais organiques : du fumier de cheval (gauche), un compost de débris végétaux (milieu), de la farine de corne et de sang (droite). Crédits photos Wikimédia Commons et Naturen ®.

Notons qu’on rencontre parfois le terme « engrais vert » pour qualifier certaines cultures destinées non pas à la récolte mais à l’amélioration des caractéristiques du sol : aération, taux de matière organique, couverture des adventices… Parmi ces cultures, seules les légumineuses vont réellement permettre d’introduire davantage de nutriments dans la parcelle : l’azote fixé par leurs bactéries symbiotiques. Nous ne les considérons toutefois pas ici comme un engrais au sens où nous l’avons défini, car l’azote est fixé directement au sein de la parcelle et ne provient pas d’un apport de matière extérieure. Une culture de légumineuse qui sera fauchée et répandue sur une autre parcelle pour en augmenter le niveau d’azote sera en revanche bien une forme d’engrais organique pour cette parcelle.

À l’inverse des engrais organiques, on peut apporter des nutriments se trouvant déjà sous forme minérale. On parle alors d’engrais minéraux. Ceux-ci ont l’avantage d’être plus concentrés et directement assimilables par les plantes. Ils sont en revanche efficaces seulement sur un temps court car les sels minéraux ainsi apportés sont facilement lessivables. Les engrais minéraux modernes sont souvent des mélanges des trois nutriments les plus importants (car plus souvent limités dans les sols) : azote, phosphore et potassium (engrais « NPK »)[15]. L’utilisation de ces engrais a fortement augmenté à partir de la seconde moitié du XXe siècle, au cours de la révolution verte, et ils ont été une cause majeure de l’explosion des rendements de cette période.

Un exemple d’engrais minéral : la potasse d’Alsace. Publicité de 1910.

Comment est assuré le renouvellement de la fertilité en France aujourd’hui ?

Commençons par l’azote, premier nutriment en terme de quantités nécessaires.

Avant la révolution verte, l’essentiel des apports en azote se faisait grâce aux bactéries symbiotiques des légumineuses des cultures ou des prairies (fixation biologique) et aux dépôts atmosphériques naturels. En 2013, ce mode de fertilisation ne représente plus qu’un peu moins de 20 % de la fertilisation azotée globale du système agricole français[16]. La part des engrais minéraux s’élève quant à elle à 75 % et correspond à l’apport de 2 millions de tonnes d’azote, soit l’équivalent de la production azotée de 8 millions d’hectares – 30 % de la surface agricole française – de cultures de légumineuses[17]. Notons au passage que cette fertilisation azotée est peu efficace puisque la moitié seulement des nutriments est récupérée sous forme de nourriture, le reste étant lessivé ou dénitrifié[18]. La fertilisation azotée, quelque soit son origine, est par ailleurs la principale source d’émission de gaz à effet de serre de l’agriculture avec le méthane produit par les ruminants[19],[20].

 

Origines de l’azote (N) dans le système agricole français entre 1882 et 2013. La fixation biologique domine jusqu’à la révolution verte et l’essor des engrais minéraux. Les dépôts atmosphériques sont minoritaires, de même que l’azote importé dans les aliments pour animaux d’élevage et épandu ensuite via leurs déjections. En 2013, la production nette d’azote (exportée sous forme de nourriture) est deux fois plus faible que les apports. La moitié de la fertilisation azotée est donc perdue par lessivage et dénitrification. Figure reprise et traduite de Harchaoui et Chatzimpiros (2018)[21].

 

Les engrais azotés minéraux proviennent d’un procédé de synthèse artificielle appelé Haber-Bosch. L’industrie chimique transforme le diazote atmosphérique en formes d’azote utilisables par les plantes tout comme le font les bactéries fixatrices d’azote. Si la source d’azote est en pratique illimitée, cette réaction demande en revanche de grandes quantités d’énergie. Celle-ci est principalement fournie par la combustion du gaz naturel, une énergie fossile soumise aux mêmes problématiques d’épuisement que le pétrole. En France, on utilise à peu près autant d’énergie pour synthétiser les engrais azotés que pour faire rouler l’ensemble des tracteurs.

On constate que les engrais organiques n’apparaissent pas dans la figure ci-dessus. Autrement dit, du point de vue du système agricole dans son ensemble, ils ne sont pas considérés comme une source d’azote. Les engrais organiques permettent en réalité de transférer des nutriments entre les éléments du système agricole mais pas d’augmenter leur niveau global. Par exemple, les atomes d’azote que l’on trouve dans les déjections animales n’ont pas été formés par les animaux eux-mêmes – cela est rigoureusement interdit par les lois de la chimie. Ils ont été prélevés dans les plantes ingérées par ces animaux, qui elles-mêmes les ont prélevés dans le sol dans lequel elles ont poussé – ou reçus de leurs bactéries symbiotiques pour les légumineuses. Contrairement à ce que l’on entend parfois, l’élevage ne permet donc pas de créer des nutriments mais bien de transférer la fertilité d’une parcelle à une autre via les déjections.

Pour ce qui est à présent du phosphore et du potassium, il n’existe pas – contrairement à l’azote – de mécanisme biologique permettant d’en apporter facilement dans un sol. Seule l’altération de la roche mère permet de renouveler le stock de ces nutriments, mais elle est bien trop lente pour compenser les exports de l’agriculture moderne. Ces nutriments proviennent quasiment exclusivement d’engrais minéraux issus de l’exploitation minière de roches particulièrement riches en ces éléments. Les gisements de roches phosphatées se sont formés par la lente accumulation et sédimentation de débris organiques riches en phosphore et les gisements de potasse par l’évaporation d’anciennes étendues d’eau. Ces processus ont duré plusieurs dizaines de millions d’années, il s’agit donc de ressources non renouvelables à l’échelle du temps humain. Le phosphore est en particulier un élément critique dont l’approvisionnement fait face à des contraintes géologiques, énergétiques et géopolitiques croissantes[22].

 

Vues aériennes de la mine de phosphates de Boukraa (Sahara occidental). La vue d’en haut est un zoom correspondant au carré noir de l’image en bas à droite. Cette région désertique au statut juridique débattu recèle parmi les plus grandes réserves de phosphore au monde[23]. Crédits : Two Maps One Scale.

 

Notons qu’on rencontre souvent les appellations « engrais chimiques » ou « engrais de synthèse » pour qualifier les engrais minéraux de manière indifférenciée. Si ces termes sont adaptés aux engrais azotés issus du procédé Haber-Bosch, ils peuvent être trompeurs pour les engrais minéraux phosphatés ou potassiques qui dérivent d’une activité essentiellement minière (même si certaines réactions chimiques interviennent dans le processus d’isolement des éléments d’intérêt).

 

Origine et devenir des nutriments dans le système alimentaire

Que ce soit l’azote, le phosphore ou le potassium, le système agricole industrialisé compense l’export des nutriments principalement par l’utilisation d’engrais minéraux. Les engrais organiques ne sont que des formes intermédiaires pour lesquelles on retrouve la plupart du temps en amont la réaction de Haber-Bosch ou une mine de phosphates.

Cette dépendance aux engrais minéraux concerne aussi d’une certaine manière l’agriculture biologique (AB) ou d’autres formes d’agriculture reposant sur les engrais organiques. On retrouve notamment parmi les engrais utilisables en AB[24], les déjections animales ne provenant pas d’élevages industriels[25], les sous-produits d’abattoirs ou de différentes usines agroalimentaires. Ces engrais organiques dérivent essentiellement d’exploitations conventionnelles et donc majoritairement d’engrais minéraux. Lorsque la fertilisation est assurée par l’introduction de cultures fixatrices d’azote dans les rotations, cela ne concerne que l’azote, et, en absence de complément, le bilan est déficitaire pour le phosphore et le potassium[26]. Si certains sols en AB possèdent encore des réserves de phosphore et de potassium importantes suite à l’utilisation massive d’engrais minéraux avant leur conversion, tout export s’il n’est pas compensé, posera problème à terme. Notons qu’une partie du renouvellement en phosphore et potassium en AB se fait par l’utilisation d’engrais minéraux autorisés par le cahier des charges[27] (poudre de roches phosphatées brutes, sels bruts de potasse) ou par l’introduction de compléments minéraux dans la ration des animaux d’élevage dont les déjections sont ensuite épandues sur les cultures.

À ce stade, peut-être vous demandez-vous pourquoi ne pas simplement renvoyer dans les champs les nutriments que l’on y a prélevés ? Il est temps de s’intéresser à la gestion en aval de ces derniers afin de compléter notre analyse des flux de nutriments au sein de notre système alimentaire.

Une fois adulte et passée notre période de croissance, les nutriments de la nourriture que nous mangeons ne s’accumulent pas dans nos corps. Chaque jour, nous évacuons autant de nutriments que ce que nous ingérons : c’est l’excrétion. L’essentiel de notre excrétion repose sur l’expiration (dioxyde de carbone et vapeur d’eau), la miction urinaire (eau liquide, urée et divers nutriments sous formes minérales ou organiques), et la défécation[28]. Les nutriments apportés au système alimentaire par les engrais minéraux se retrouvent au final principalement dans nos urines avec en moyenne 85 % de l’azote, 60 % du phosphore et 75 % du potassium[29].

 

Voies d’excrétion du carbone, de l’azote, du phosphore et du potassium ingérés par un être humain. Les pourcentages sont des valeurs indicatives issues de Esculier (2018)[30].

 

Aujourd’hui, en France, plus de 99% des foyers évacuent leurs urines et matières fécales par une toilette à chasse d’eau. Mélangées aux autres eaux ménagères (cuisine, salle de bains, etc.), elles forment ce qu’on appelle des « eaux usées ».

Dans les zones non desservies par un égout (15-20 % de la population française[31]), ces eaux usées sont usuellement liquéfiées et décantées dans une fosse toutes eaux[32] puis envoyées dans le sol par un drain. Les recommandations officielles invitent à limiter les plantations au-dessus des drains[33]. Le sol est donc fortement enrichi en nutriments à cet endroit mais ils risquent d’être peu mobilisés par des plantes et une partie va s’infiltrer vers la nappe phréatique et constituer une pollution.

Dans les zones desservies par un égout, les eaux usées doivent être traitées par une station d’épuration avant leur rejet au milieu naturel, le plus souvent une rivière. Jusqu’à récemment, ces stations avaient pour objectif de traiter le carbone des eaux usées. Ce traitement produit des boues, extraites de la station d’épuration, qui retiennent une partie des éléments présents dans les eaux usées. Mais la majorité des nutriments azote, phosphore et potassium étaient rejetés en rivière et très peu captés dans les boues. C’est toujours le cas pour de nombreuses agglomérations inférieures à 10 000 habitants. Cependant, dans une grande partie de la France, un traitement de l’azote et/ou du phosphore est désormais requis pour les agglomérations de plus de 10 000 habitants[34].

Quant l’azote est traité, la réglementation prévoit qu’environ 70 % doit être retiré de l’eau. Il est majoritairement enlevé grâce à l’action de bactéries dénitrifiantes qui produisent du diazote (N2) à partir de nitrate (NO3). Le bilan de ce traitement est exactement l’inverse du procédé de synthèse Haber-Bosch et cette étape conduit par ailleurs à l’émission d’une quantité non négligeable de gaz à effet de serre[35]. La dénitrification permet d’enlever environ 50 % de l’azote, 10 % est capté dans les boues, et le reste est rejeté en aval[36].

Quand le phosphore est traité, il est usuellement précipité chimiquement et se retrouve donc dans les boues résiduelles avec un taux de récupération estimé à 80 % environ[37] (conformément à la réglementation). En revanche, aucune réglementation n’encadre la gestion du potassium : il est très peu capté dans les boues et l’essentiel est rejeté en rivière[38].

En France, entre 60 % et 70 % des boues de stations d’épuration sont ensuite utilisées comme engrais organique pour l’agriculture, le reste est incinéré et mis en décharge[39]. Par exemple, sur l’agglomération parisienne, le taux de recyclage agricole des nutriments des eaux usées, provenant majoritairement des urines et matières fécales humaines, est estimé à 4 % pour l’azote, 41 % pour le phosphore et 2 % pour le potassium[40]. Le taux de rejet des nutriments en rivière est estimé quant à lui à 38 % pour l’azote, 18 % pour le phosphore et 96 % pour le potassium[41].

Une partie notable des nutriments échappe donc aux stations d’épuration et rejoint les cours d’eau en aval. Il en va de même pour les surplus de nutriments apportés aux sols agricoles par les engrais et lessivés par les pluies. Cet apport important de nutriments azotés et phosphorés dans les écosystèmes aquatiques (eutrophisation) entraîne le développement intensif de certaines espèces végétales et bactériennes au détriment des autres espèces. La dégradation difficile de la biomasse ainsi formée peut provoquer, dans les cas les plus graves, l’appauvrissement du milieu en oxygène et la mort de nombreux organismes.

 

Un exemple emblématique d’eutrophisation : la prolifération d’algues vertes (Ulva armoricana) sur une côte bretonne (commune de Santec) en août 2009. Crédits photo Thesupermat – Wikimedia Commons.

 

Conclusion

Toute activité agricole appauvrit les sols en exportant les nutriments qui s’y trouvent sous forme de nourriture pour les êtres humains. Renouveler la fertilité des sols est donc indispensable pour assurer la sécurité alimentaire sur le long terme. Aujourd’hui, notre système alimentaire se caractérise par une gestion linéaire des nutriments. Ceux-ci sont majoritairement apportés aux cultures sous formes d’engrais minéraux, sont éventuellement transférés entre différentes productions par l’intermédiaire des engrais organiques, puis une fois excrétés par nos corps, sont traités en tant que polluants à éliminer. Cette organisation dépend par ailleurs de ressources énergétiques et minérales limitées et a des impacts écologiques conséquents (émissions de gaz à effet de serre, dégradation des écosystèmes et de la qualité des eaux). Une voie de résilience évidente consiste donc à essayer de reboucler les cycles des nutriments, comme dans la plupart des écosystèmes : que nos déchets redeviennent ressources[42].

 

Notes et références

  1. D’un point de vue plus « chimique », la matière organique rassemble les molécules organisées autour d’un squelette carboné (des atomes de carbone liés les uns aux autres).
  2. Stout PR. 1961. Proceedings of the Ninth Annual California Fertilizer Conference: 21-23. Chiffres repris dans l’ouvrage de référence Raven PH, Evert RF, Eichhorn SE. 2014. Biologie végétale. 3e édition, traduction de la 8e édition américaine par Jules Bouharmont.
  3. La majorité des plantes bénéficient pour cela de l’aide précieuse de certains champignons – dits mycorhiziens – avec lesquels elles sont en symbiose.
  4. Il existe d’autres paramètres que la richesse en nutriments qui jouent sur la fertilité d’un sol comme sa texture, sa profondeur, sa richesse en matière organique, sa salinité ou encore l’activité biologique qu’il héberge.
  5. Dans un contexte aride, le phénomène inverse peut se produire : les eaux profondes remontent vers la surface par capillarité et évapotranspiration des plantes. Elles entraînent avec elles les sels minéraux dissous. Cela peut provoquer dans certains cas des problèmes de salinisation des sols, les rendant impropres à l’agriculture.
  6. Cela dépend notamment de la richesse du sol en argiles et en matière organique, l’association des deux formant des complexes argilo-humiques chargés négativement et capables de retenir de nombreux ions.
  7. Cette altération est favorisée par les racines des plantes et les microorganismes du sol.
  8. Plusieurs plantes d’autres familles présentent des symbioses fixatrices d’azote similaires.
  9. Des formes d’azote assimilables par les plantes peuvent aussi être synthétisées lors des orages et apportées par les pluies, cette contribution reste faible par rapport à la fixation bactérienne.
  10. Peterson CJ, Johnson VA, Mattern PJ. 1986. Influence of cultivar and environment on mineral and protein concentrations of wheat flour, bran, and grain. Cereal Chemistry 63: 183-186. Un ratio de 0,17 g d’azote par gramme de protéine a été utilisé pour la conversion.
  11. Ces valeurs dépendent beaucoup des variétés cultivées et des paramètres pédo-climatiques locaux.
  12. Voir notamment Mazoyer M, Roudart L. 2002. Histoire des agricultures du monde. Du néolithique à la crise contemporaine. Points histoire, éditions du Seuil (seconde édition).
  13. On rencontre également les termes « fertilisants » ou « amendements » qui peuvent, selon les définitions, être plus ou moins équivalents au mot « engrais ».
  14. Aussi nommés « décomposeurs », même si tout être vivant pratique une forme de décomposition, c’est-à-dire minéralise de la matière organique pour vivre.
  15. Il existe bien entendu des engrais minéraux pour les autres nutriments : magnésium, calcium, soufre, fer, bore, zinc…
  16. Harchaoui S, Chatzimpiros P. 2018. Energy, Nitrogen, and Farm Surplus Transitions in Agriculture from Historical Data Modeling. France, 1882–2013. Journal of Industrial Ecology. doi:10.1111/jiec.12760
  17. Harchaoui S, Chatzimpiros P. 2018. op. cit.
  18. ibid.
  19. Ces émissions se font sous forme de protoxyde d’azote (N2O), un gaz à effet de serre 265 fois plus puissant que le CO2. Ce gaz est produit par certaines bactéries du sol lors de la conversion des nitrates en diazote (dénitrification).
  20. Barbier C., et al. 2019. L’empreinte énergétique et carbone de l’alimentation en France. Club Ingénierie Prospective Énergie et Environnement, Paris, IDDRI, 24 pp.
  21. Harchaoui S, Chatzimpiros P. 2018. op. cit.
  22. Chowdhury RB, Moore GA, Weatherley AJ, Arora M. 2017. Key sustainability challenges for the global phosphorus resource, their implications for global food security, and options for mitigation. Journal of Cleaner Production 140: 945-963
  23. Chowdhury RB, et al. 2017. op. cit.
  24. ITAB. 2014. Rappels réglementaires sur l’utilisation des engrais et amendements organiques en AB.
  25. La définition « d’élevage industriel » est cependant peu précise, il s’agit dans les faits d’élevages hors-sol (poulets en batteries, porcs sur caillebotis) ou d’exploitations ne disposant d’aucune superficie destinée aux productions végétales.
  26. Möller K, et al. 2018. Improved phosphorus recycling in organic farming: navigating between constraints. Advances in Agronomy 147: 159-237.
  27. ITAB. 2014. op. cit.
  28. En réalité, seule la bilirubine, une molécule issue de la dégradation des hémoglobines, est véritablement excrétée avec les matières fécales. L’essentiel étant le résidu digéré mais non assimilé de nos repas et une partie du microbiote intestinal.
  29. Esculier F. 2018. Le système alimentation/excrétion des territoires urbains : régimes et transitions socio-écologiques. Thèse de doctorat de l’université Paris-Est.
  30. ibid.
  31. IRSTEA. 2017. Assainissement non collectif. Le suivi in situ des installations de 2011 à 2016.
  32. On appelle fosse septique une fosse qui ne reçoit que les eaux de toilettes et fosse toutes eaux une fosse qui reçoit toutes les eaux de la maison.
  33. Ministère de l’Environnement de l’Énergie et de la Mer. 2016. Assainissement non collectif. Règles et bonnes pratiques à l’intention des installateurs.
  34. Une carte de France des zones sensibles pour lesquelles un traitement des eaux est obligatoire se trouve ici.
  35. Les bactéries dénitrifiantes sont hétérotrophes et ont besoin d’une source de carbone réduit pour se développer. On ajoute pour ce faire dans les bassins du méthanol, synthétisé majoritairement à partir de méthane fossile, dont la consommation produit donc un surplus de CO2 atmosphérique. Du protoxyde d’azote (N2O) est lui aussi produit par les bactéries lors de cette étape de dénitrification, ce qui aggrave les émissions de gaz à effet de serre liées au traitement des eaux.
  36. Esculier F. 2018. op. cit.
  37. ibid.
  38. ibid.
  39. ibid.
  40. Esculier F, et al. 2018. The biogeochemical imprint of human metabolism in Paris Megacity: a regionalized analysis of a water-agro-food system. Journal of Hydrology. In press.
  41. ibid.
  42. Plusieurs organisations travaillent à cela en France, citons notamment le Réseau de l’Assainissement Écologique et l’équipe de recherche OCAPI, partenaire des Greniers d’Abondance sur le projet ORSAT.

3 commentaires sur “Engrais, nutriments, et fertilité des sols”

  1. Bonjour,

    merci pour cet article avec plein de sources que je vais pouvoir explorer.
    Avec le titre “fertilité des sols” je m’attendais à un gros chapitre sur l’évolution des substances humiques ou humus dans le sol avec les taux de carbone organiques. Est-ce un oubli volontaire ? Avez-vous des données dans ce domaine ? Je suis preneur de sources fiables sur l’évolution des taux de matière organique en France. Je vous en remercie.

    Cordialement,

    Arthur de Lassus

    1. Bonjour Arthur,

      L’article étant déjà bien long nous nous sommes volontairement limités dans les détails agronomiques liés à la fertilité des sols pour nous concentrer sur l’aspect engrais et nutriments, ceci afin de rendre notamment compte des liens de dépendance avec les autres éléments du système alimentaire (activités industrielles en amont, gestion des nos excrétions…).

      Nous pouvons, en plus des ouvrages académiques “classiques” en agronomie / pédologie, vous conseiller les ressources suivantes pour les questions de matière organique des sols :
      – le Gis Sol (notamment une carte des stocks actuels de carbone organique)
      l’Observatoire Français des Sols Vivants

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