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&'( ) % & $ '' % & % & ()* Nitrogen fertilizer nutrient consumption (million tons N) Source IFA 100 90 80 Million tons N 70 60 50 40 30 20 10 World Developed countries Developing countries + (',$ 0 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Year
&'* +, )).+ / % 01 2 * 3 " 2, )) % 0 141,.5 "#/.* 6 /2 2 1))7
82 29 8 :7 2 2. ;</.'/0 5 8 2 2 / 1 $ '' ' ' / 2. 3 4 / '56 / 2 6
82 2= 8 ::7 28 8 9. Apports anthropiques (engrais minéraux, produits organiques Exportations par les récoltes P biomasse végétale P résidus végétaux P biomasse microbienne P de la solution du sol P organique P minéral lié à la phase solide 5 8 2 2 / ' $7 / Migration en profondeur /$ $ ' 7 / $ $/$ $ ' 8
82 29 8 :::75 8 288 9'. > 4. $ Bassin Versant 82. ' / ' 5 8 2 2 Exploitations ( 3 / $/, 7 / ' 1 $2 $ $86 / ' ' :/'5 ;
3 >& ) 3 >& )82 ' $ 7 < ' '' / 282 / 7 $$ 2 /'' /' 6 $ = > ', =$ > /?$ /7 ' ' @ 7 A B ' / ' 7 / ''' '
0 %2
* 42 228 8 Organismes vivants Absorption Restitution (résidus végétaux ou animaux) Flux d altération Sols Erosion Eaux continentales Sédiments Océans Organismes vivants Roches Sédiments Mouvements tectoniques
* 42 22 8 8 Produits industriels Cultures Animaux d élevage Effluents d élevage Population humaine Déchets Domestiques et industriels Sols Déchets ultimes Boues Eaux +/épurées Épuration eaux Engrais (1417 10 6 t de P an 1 ) Gisements sédimentaires de P (1926 10 9 t de P) Roches 2 1 Eaux douces Biosphère océanique Océans Sédiments
28 8'? %@ 84; A >.% 9 B ))"###/ 9 ' ' ' / 9' ' 9 + : @ EIFFF @G CD3FFF @G CGEFF @G C3DEFF @G 9 C3HFFF @G GFFF @G GFFF @G @ HFFF @G 'EFFF @G HFFF @G GF F F 1 H F F F :/'5! 3FFG
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8 %2 Racine H 2 PO 4 Convection H 2 PO 4 Phase solide H 2 PO 4 H 2 PO 4 H H 2 PO 2 PO 4 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 + K + Désorption H 2 PO 4 Hyphe mycorhizien Poil racinaire H 2 PO 4 H Diffusion 2 PO 4 H 2 PO 4 K + H 2 PO 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 H 2 PO H 2 PO 4 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 H 2 PO 4 +' $ $ $$ / ' ' /' ' @ '@ ' 22 ) 2 )) /$$
8 %2 22 8 '' C) )) ) 2 ) D) E 4.0 E 03 3.0 E 03 2.0 E 03 P uptake rate g P/m of root /day 9 =2 > 2' J 6 & 2' ' $6 '' / / ' ' ) )) ) ' ' ' 2 = >6 1.0 E 03 0.0E +00 Therm al time C.d 0 1 00 200 300 400 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 Long Finale relative F03 F04 F05 F08 F06 F07 F10 F09 F11 0.5 Milieu de la période 0.4 d'allongement STb10 0 100 200 300 400 :/'5 ; '
* 28 %2 % ' ' / >! / ' / % $ @ 7 2 ; %! / 2'6 / $/, ' 4; 2 2 $ ' ' ' 7 / > K " / 7 ' $/, /$ 0 2= '>6 $ 8 2 $$ ' 86
* 28 %2 %! 5 @''5 ') > > ) > )) / ' ' % & '' / ' ' / ' ' ) )) ) ' ' ' 2 = >6 % ; '5 2' ' =/> '6 / 7 ' 7 2'' $ ' 6 $$ : '5 % / ' 2 ' / '6 $ $ % $ ' 2$$ 86 % & $7 4 ' 2
0 1F,
04>1, ATMOSPHERE 38, 6. 10 20 g N (87 %) HYDROSPHERE 0,3.10 20 g N (0.7%) LITHOSPHERE 5.4.10 20 g N (12.2%)
1, 12 N réactif Tg / an L'essentiel de l'azote passant du compartiment inerte atmosphérique (N2) aux compartiments "réactifs" (gazeux, organiques et minéraux) est lié à la production d'engrais minéraux de synthèse Source : International Nitrogen Initiative ; http://www.initrogen.org/
1, 12 '* > 1 )5 "# France Non agricole 24% Agricole 76% Stockage des effluents 8% Sols agricoles et épandage 68% La part de l agriculture augmente régulièrement. Contribution des différents types d élevage: Bovins et ruminants: 71% Porcins: 6% Volailles: 10% Source INRA
1, 12 '* > 1 )5 "# % ( (0 2 3F 6 7 $ $ 2+L H 6''7 ($$ ' $$ 3F M F F $ ' +4 3
: 2 1 ' 2> 4./ Exemple de la modélisation des teneurs en azote ammonical et nitrique de la rivière Seine, en 1950 et 1998, en aval de la ville de Paris (Billen, Garnier et al. 2007. Exemples de modélisations du bassin hydrographique de la Seine et des modes d occupation des sols, pour prédire la qualité de l eau de la rivière Seine (Billen, Garnier et al., 2007).
: 2 1 ' 2> 4."/ mg NO3/L 150 N 0.65N N+CI 0.65N+CI 100 50 0 Thibie (mesuré) Bruyères (simulé) Lessivage en fonction de la gestion N (N: dose bilan, CI: cultures intérmédiaires). Simulation avec STICS de la concentration en nitrate de l eau drainée (Mary et al, 2002) 9 ' 7 // /' 02' ' N! @ O 6
: 2 1 ' 2> 4.G/ Bilan de l azote dans le Bassin de la Seine et du Grand Morin & Emissions potentielles indirectes de N 2 O Billen et al (2005), Flipo et al (2005) Bassin de la Seine Bassin du Grand Morin kt N/an % flux nitrate % apport N kt N/an % flux nitrate % apport N Flux sous racinaire 180 4.33 Flux vers aquifères 69 38% 3.64 84% Flux vers eau surface 112 62% 0.68 16% Stockage aquifères 33 18% 3.0% 1.70 39% 12.9% Flux net surface 57 31% 5.1% 1.68 39% 12.7% Dénitrification riparienne 91 51% 8.3% 0.94 22% 7.1% Adapté par Mary, 2007
041, 12 7 Dénitrification Bactéries N 2 atmosphérique Fixation de l'azote Bactéries, cyanobactéries, symbiotes (Rhizobium, ) Engrais NO 3 Nitrification Bactéries Nitratation NO 2 Assimilation Bactéries, champignons l CHON = N organique (animaux, végétaux, champignons, bactéries) CHON = N organique (déchets, déjections, cadavres,..) Nitritation NH 3 Ammonification Bactéries, champignons Engrais
* 2 )8,4; 929 2; 8 Volatilisation NH3+ Ammonium Minéralisation Fixation N Plante Absorption Nitrification Organisation N organique Dénitrification N2, N2O Nitrate Lixiviation NO3 Recous et al, 1997
( 1, 22. 2H 5 / % N apporté 100 80 60 40 20 N minéral N organisé N plante :GE '' $ 0+ +0 P 3F F G 0 Jours 0 30 60 90 120 14/03 11/04 11/07 40 30 Betterave 9 ' /0 / '$GE GQRRGQQ3 20 10 0 NH4 NO3 Urea Doses 50,100,150 Maïs
?, 12 160 120 80 kg/ha Balance = A + F E Ropsley 19771992 (GB) Blé 19411992 (GB) Thibie 19902000 (F) A = apport atmosph. F = fertilisation E = exportation 40 0 40 G+O+LG + I + L 0 80 160 240 Dose N (kg/ha) G: pertes gazeuses O : organisation L: lessivage Mary, 2007, Davies and SylvesterBradley (1995)
12 2* 95 ' 8 )7 Min brute Org. brute Min. Nette N ( kg / ha / j) 4 3 2 + ' /0 Vertes et al 2002 1 0 Culture annuelle Prairie Aita (1996) Loiseau et Thiéry (1992) $ ' Recous et al., 1997 Azote minéralisé kg/ha 700 600 500 400 300 200 100 0 Date de retournement 0 100 200 300 400 500 Jours normalisés (15 C)
* 21 FI3./ ' $(0 $ $2 ( '56 GE ' '' $'( (0 ' (@ 2' 86 $ ( $ 34 4 $ 34 '2 $ 4 M' 5 2 6 ' 7 ( '2 (0 5 6' $
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*3 5 *0J:3 5./ '5 '5 '5 ''' ('( % $$ ' 7 ' % &$ ' / ' ' % % // 7 $$ $/' ' 2 34 6 % /' ' ' $ 2 7 1 6
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