Le rôle de la fertilisation dans la performance environnementale des cultures agricoles
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- Ghislain Sénéchal
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1 Le rôle de la fertilisation dans la performance environnementale des cultures agricoles Benoît GABRIELLE UMR INRA AgroParisTech Environnement et Grandes Cultures, Grignon RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
2 Plan Qu'est-ce que la performance environnementale? Critères et méthodes d'évaluation Rôle de la fertilisation Quelles pistes d'amélioration? RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
3 Performance environnementale Un des critères de durabilité des systèmes de cultures Se traduit par la recherche d'un impact minimal par 'unité fonctionnelle' du système: Production de biomasse? Hectare de surface cultivée? Personne employée? Autres services rendus? (eg, paysage, biodiversité) RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
4 Effet de la dose d'azote sur blé: existence d'un optimum Indicateur de performance: Energie fossile dépensée par tonne de grains produite RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
5 Des pratiques aux impacts Pratiques Emissions Etats Impacts Fertilisation N Gestion interculture Pratiques élevage Lessivage NO3 sous racines Emissions NH3, N2O Pollution NO3 des nappes, Eutrophisation Dépôt atmosphérique Effet de serre Fermeture captage Santé humaine Pertes biodiversité Changement climatique Epuisement des ressources fossiles Diapo: C. Bockstaller RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
6 L Analyse de Cycle de Vie, du «berceau à la tombe» Sorties: Gaz à effet de serre, Micro-polluants, SOx, COV, NOx,... NO 3-, N 2 0, CO 2, CH 4, NO x,nh 3 Pesticides, ETM, MPO Extraction des Matières premières Carbone fossile, Énergie Intrants Pesticides, engrais ( Carburant Machines Produits et co-produits RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
7 Impacts à considérer Application à l'agriculture Effet de serre N 2 O, NO, NH 3, Pesticid es Ecotoxicité CO 2 Sol NO 3 P Pollution de l'air Soil organic matter Pesticides, Métaux Eutrophisation Eau Epuisement des ressources Acidification Engrais (N,P,K) Pesticides Fumiers, lisiers Santé humaine RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
8 Les catégories d'impact Epuisement des ressources Effet de serre Diminution de la couche d ozone Toxicité humaine Ecotoxicité (3 indicateurs) Pollution photochimique Acidification Eutrophisation Consommation en eau (kg Sb eq) (kg CO 2 eq) (kg CFC-11 eq) (kg 1,4-DCB eq) (kg 1,4-DCB eq) (kg C 2 H 2 eq) (kg SO 2 eq) (kg PO 4 eq) (mm d'eau verte/bleue) RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
9 Plan Qu'est-ce que la performance environnementale? Critères et méthodes d'évaluation Rôle de la fertilisation Quelles pistes d'amélioration? RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
10 La fertilisation joue à 2 niveaux: Sur les émissions indirectes (amont agricole) Sur les émissions directes: De protoxyde d'azote (N2O, gaz à effet de serre) D'ammoniac (NH3) et d'oxyde nitrique (NO) De nitrate et de phosphore (+ K / S ) Et les émissions indirectes (aval), liées aux transferts d'azote dans le paysage RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
11 N 2 atmosphérique fixé sous forme d'azote réactif (N R ) N R Oxyde nitreux (N 2 O) Gaz à effet de serre Oxydes d'azote (NO x ) Aérosols, particules Azote dans les pluies Usine d'engrais Cultures pour alimentation L'azote: des effets en cascade Diapo P. Cellier N R Elevage Nitrate lixivié (NO 3- ) Ammoniac (NH 3 ) Eutrophisation terrestre & Acidification des sols; perte de biodiversité Natural ecosystems Emissions of NO x & N 2 O au long de la cascade Eutrophisation aquatique Nitrate dans les cours d'eau RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
12 Part de la fertilisation dans la consommation d'énergie Source: Expertise collective INRA 'Carbone', 2002 RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
13 Contribution de la fertilisation aux émissions de GES Bilan pour un système maïs-soja-blé (Robertson et al., 2000) Systèm e conventionnel Car bone sol Engr ais N Chaulage Car bur ant N2O CH4 Pouvoir de réchauffement: 311 kg CO2-C eq./ha La fertilisation est responsable de 60% des émissions de GES de la rotation. RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
14 Décomposition des émissions de GES au sein d'une rotation Site de Grignon. Moyenne annuelle: +670 kg CO2-C eq ha -1 yr -1 Bayesian calibration Prediction error Model application Lehuger et al., 2009, soumis à Agric. Forest Meteorol. RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
15 Contribution des différentes étapes à l indicateur Acidification pour 1 kg de lait 0,0025 Autre Comparaison entre des rations à base de tourteaux de soja ou de colza pour des vaches laitières en Pays de Loire (Lehuger et al., J. Cleaner Prod., 2009) kg SO2 eq 0,002 0,0015 0,001 0, SOJA COLZA Transport par route Production engrais Transport par mer Mécanisation agricole Culture Contribution de NH 3 pour la phase de culture du Colza: épandage de lisier RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
16 Contribution des différentes étapes à l indicateur Eutrophisation pour 1 kg lait 0,004 0,0035 Autre kg PO4 eq 0,003 0,0025 0,002 0,0015 0,001 0, SOJA COLZA Transport par route Transport par bateau Mécanisation agricole Production engrais Culture Contribution majeure de l étape de culture RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
17 Contribution de la fertilisation Majoritaire pour eutrophisation, acidification, effet de serre, énergie fossile Faible sur pollution photochimique Variable pour les impacts toxicité RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
18 Mise en perspective: normalisation des impacts Impacts des engrais azotés pour une culture de betterave, rapportés aux émissions moyennes d'un habitant de l'europe (Bentrup et al., Europ. J. Agronomy 14 (2001) ) RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
19 Source: G. Reinhardt Contribution par rapport au produit final: exemple du pain RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
20 Plan Qu'est-ce que la performance environnementale? Critères et méthodes d'évaluation Rôle de la fertilisation Quelles pistes d'amélioration? RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
21 Sur la méthode d'évaluation Compilation d émissions de différentes cultures, sites (symboles), et années climatiques en Allemagne. Kaiser et al., 2000 Incertitudes sur les émissions, et leurs variabilités en fonction des facteurs du milieu et des pratiques agricoles (et leurs interactions dans les systèmes de cultures). RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
22 Sur les pratiques de fertilisation Bonnes pratiques de gestion des engrais, et des intercultures Intérêt des légumineuses, des cultures associées Et des formes d'apport organiques Nécessité d'une approche au niveau du système de cultures ou de production (voire exploitation), et multi-impacts Les méthodes d'évaluation actuelles devront être adaptées RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
23 Quelles adaptations pour les méthodes d'évaluation? Sensibilité aux conditions locales......et aux pratiques agricoles (et leurs interactions) Vers l'éco-conception (ingénierie reverse)? Comment hiérarchiser les impacts? Quid des systèmes multi-fonctionnels (eg, exploitation agricole), ou dépendants d'autre systèmes (achat d'aliments)? Nécessité d'une articulation avec des approches 'macro-économiques' RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
24 Exemple: le projet Grignon Energie positive RMT Fertilisation Environnement 24 Sept
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