Résumé des stratégies pour réduire les pertes de N dans l'eau depuis des systèmes agraires

Le projet NTOOLBOX a commencé en 2009, financé par l’union européenne, pour identifier les stratégies agraires au niveau des exploitations qui permettent de réduire les pertes de N dans l'eau. Au cours du projet ont été produits une série de documents qui décrivent l'état des lieux, scientifique et appliqué, de la mise en œuvre de stratégies pour réduire les pertes de N (NLRS, selon ses sigles en anglais) au niveau de l'exploitation. En explorant cette page Web, on pourra consulter ces documents en format PDF ou convertis en pages Web. Dans cette page, nous offrons un résumé des stratégies identifiées.

Les NLRS ont été divisées en huit catégories. En cliquant sur les liens mis en relief, on pourra élargir l’information sur les stratégies que nous avons identifiées pour chaque catégorie:

  1. Stockage et manipulation des résidus organiques
  2. Gestion de l’élevage
  3. Gestion de la pâture pour réduire les pertes de N
  4. Application de doses raisonnées de N
  5. Meilleures pratiques de gestion (BMP) des résidus organiques dans le sol
  6. Stratégies pour les zones irriguées
  7. Cycles efficients de N au niveau des systèmes agraires
  8. Gestion des ruissellements, des drainages et des eaux résiduelles

1. Stockage et manipulation des résidus organiques

Dans toutes les exploitations où les animaux sont confinés en étables durant certaines périodes (c.a.d. à l’exclusion de systèmes d’exploitation extensifs basés sur le pâturage), les résidus organiques doivent être ramassés et stockés avant d’être appliqués en épandage sur les terres cultivées. Des problèmes surviennent lorsque la capacité de stockage des résidus est insuffisante et les exploitants sont obligés d’appliquer les résidus durant des périodes inappropriées. Ce problème est spécialement notable dans les régions du Nord, avec des risques de pollution lorsque les résidus sont appliqués en hiver sur des terrains gelés et/ou il n’y a pas de croissance active des cultures. C’est pourquoi l’augmentation de la capacité de stockage est recommandable. Le compostage des résidus, ou l’emploi de litières avec un haut contenu en C, telle la paille, peuvent aider à conserver le N favorisant la conversion de N disponibles sous forme plus stable de N organique. Le risque de contamination des cours d’eaux par le ruissellement des tas de lisier peut être réduit en plaçant les tas dans des lieux éloignés des cours d’eaux ou des systèmes de drainage. Couvrir les zones de stockage de lisier réduit les ruissellements, réduisant ainsi le volume des eaux sales qui doivent être recueillies et stockées avant leur application sur le terrain. Cela permet aussi d’améliorer la qualité du lisier, du fait que certains nutriments précieux, dont le potassium particulièrement, sont conservés par le lisier. Il est aussi recommandé le stockage du lisier sur des dalles de béton équipées de systèmes de drainage et de recollection, afin de prévenir le transport des NO3 dans les ruissellements et la lixiviation. Il existe actuellement des équipements pour séparer les fractions liquide et solide des résidus, de façon à ce que chaque composant puisse être réutilisé séparément. Par exemple le composant solide peut être utilisé pour l’amélioration des sols comme engrais organique, ou bien comme composant d’un substrat pour les plantes, obtenu par compostage. Le composant liquide contient une faible concentration de nutriments sous forme disponible, et peut être utilisé de façon similaire à celle d’un engrais minéral ou bien en fertirrigation. Enfin, le «problème» du lisier pour les exploitations, peut être converti en une ressource exploitable pour la production d’énergie en utilisant la digestion anaérobique de boues. Le processus concentre ainsi les nutriments dans le matériel de départ, et fait qu’il nécessite moins d’énergie pour déplacer et appliquer le matériel digéré. C’est une approche idéale pour aborder le problème des pertes de N vers l’eau depuis les exploitations, et tout spécialement depuis les exploitations d’élevage intensif (ILOS selon les sigles en anglais).

2. Gestion de l’élevage

Les stratégies NLRS de gestion de l’élevage sont centrées sur l’amélioration de l’efficacité de l’alimentation, afin que les quantités excrétées par les animaux soient minimisées. Dans les exploitations laitières, une option est la diminution du nombre de jeunes animaux et la réduction le taux de renouvellement du bétail. Cette option est efficace car dans le cas des vaches adultes, une plus grande proportion des protéines absorbées est destinée à la protéine du lait, et une moindre proportion à la maintenance de l’animal ; c’est pourquoi l’excrétion de N par kilo de lait produit est inférieure pour les vaches adultes. Une autre stratégie consiste à réduire le niveau de N dans l’alimentation. En évitant autant que possible l’excès de N, la quantité de N non utilisée par l’animal, ainsi que la quantité excrétée, seront réduites. L’établissement d’un régime alimentaire optimisé nutritionnellement, adapté à chaque étape de développement ou de reproduction ou bien, dans le cas des vaches laitières, au cycle de lactation, est connu comme alimentation par phase. Cela permet un usage plus complet des nutriments dans l’alimentation pour la production animale, et une moindre excrétion des nutriments en excès. Dans le cas des ruminants, l’équilibrage de N et des carbohydrates dans l’alimentation pour optimiser la fonction du rumen peut aussi conduire à une plus grande efficience de la nourriture.

3. Gestion de la pâture pour réduire les pertes de N

La pâture peut être un « point chaud » de lixiviation des N dans les exploitations d’élevage. Les stratégies de gestion de la pâture se centrent sur l’élimination des aires de haut risque (par exemple aux alentours des mangeoires et des portes d’accès) et sur la facilitation d’une meilleure uniformisation du mouvement des animaux dans la prairie pâturée qui entraine en même temps une meilleure distribution des excréments et urines. Le piétinement excessif des animaux provoque le compactage des sols humides. Les sols peuvent devenir boueux, provoquant ainsi la réduction des infiltrations d’eau et l’augmentation des ruissellements. La réduction des dégâts du sol, provoqués par le piétinement du bétail, peut être obtenue en déplaçant régulièrement les mangeoires et abreuvoirs, et en situant les points d’approvisionnement sur des surfaces dures, en installant de nouvelles portes éloignées des aires à haut risque, et en réduisant la charge du bétail quand les sols sont humides. Il est également recommandé d’empêcher l’accès du bétail aux eaux superficielles, en clôturant l’accès aux cours d’eau, en fournissant des systèmes d’abreuvoirs alternatifs et en construisant des ponts pour permettre au bétail de traverser les cours d’eau. Une autre stratégie permettant de réduire les pertes de N consiste à augmenter le niveau de trèfle dans la prairie pâturée. Ce qui permet de réduire les besoins en application d’engrais azoté ; ainsi, la lixiviation de N est généralement moindre dans les prairies non fertilisées, couvertes d’un mélange de trèfles et graminées, en comparaison de celles qui reçoivent une fertilisation de N minéral, indépendamment du fait qu’elles soient destinés à des vaches ou des moutons. Il a aussi des preuves qui montrent que des pâturages anciens et permanents présentent de plus grandes pertes de N par lixiviation que les pâturages semés plus récemment. C’est pourquoi il est conseillé de ressemer les vieux pâturages permanents. De surcroit, la réduction de la charge en bétail dans les prés permet une diminution de la quantité d’urine et d’excréments déposés dans les prés. Des inhibiteurs de nitrification ont été utilisés avec succès en Nouvelle-Zélande pour réduire la lixiviation de N en pâturages, cependant cette technologie n’est pas disponible commercialement en Europe. Ces inhibiteurs ralentissent la conversion biologique d’ammonium en nitrate, réduisant le risque de lixiviation.

4. Application de doses raisonnées de N

L’application de la seule quantité nécessaire de N, sous forme organique ou minérale, est une autre manière de réduire le risque de lixiviation de N. Les doses optimales de fertilisants peuvent être déterminées en utilisant les recommandations des fertilisants locaux, des logiciels et des essais préalables à l’application du fertilisant. Une fois décidée la dose optimale, elle peut être ajustée en utilisant au cours de la saison des indicateurs de l’état de nutrition azotée des cultures. Il existe sur le marché de nombreux outils dotés de mesureurs manuels de chlorophylle, des senseurs montés sur tracteurs et des services basés sur le contrôle à distance.

5. Meilleures pratiques de gestion (BMP) des résidus organiques dans le sol

L’amélioration du stockage et de la gestion des résidus organiques peut réduire les pertes de N dans l’eau, mais le plus grand risque apparait quand les résidus sont appliqués sur le sol. Ce risque peut être réduit en n’appliquant pas de résidus dans les zones à haut risque, comme les zones adjacentes aux cours d’eau, les sols peu profonds sur roches fissurées, ou les sols qui se craquèlent en terrains drainés, les zones avec un intense réseau de drainage en surface, ou les dépressions humides qui déversent vers un cours d’eau à proximité. De surcroit, il est recommandé d’appliquer les résidus organiques sur le terrain lorsque les conditions sont optimales, c'est-à-dire lorsque le risque de lavage ou de ruissellement des nutriments est faible. Dans de nombreuses régions il existe une législation qui interdit l’épandage durant les périodes à haut risque, par exemple lorsque le sol est gelé. Le test des résidus organiques doit être pratiqué afin de déterminer leur contenu en N avant de les appliquer sur le terrain. Des échantillons peuvent être envoyés en laboratoire, ou bien directement testés sur place avec un kit. Par ailleurs, pour évaluer le N disponible contenu dans le résidu, il est important d’estimer de façon adéquate la libération de N durant la période de croissance, en utilisant des barèmes de référence ou bien les logiciels adaptés. Enfin, l’entretien régulier et le calibrage des équipements utilisés pour l’application des résidus organiques permettent d’assurer une application uniforme et ajustée.

6. Stratégies pour les zones irriguées.

Les systèmes d’irrigation constituent un cas spécial où le lavage des nitrates est fortement lié à l’usage de l’eau. Dans les systèmes d’irrigation, en plus de suivre les pratiques recommandées déjà indiquées, les agriculteurs doivent ajuster la quantité d’eau aux nécessités des cultures. Cela requiert une programmation adaptée de l’irrigation en fonction de l’évapotranspiration des plantes, en augmentant la fréquence de l’irrigation administrée et en diminuant les quantités. La fertirrigation (l’administration de nutriments directement dans l’eau d’irrigation) permet l’application précise et fréquente de nutriments pour coïncider avec les besoins des cultures. Le résultat est la diminution des doses de fertilisants appliqués, ce qui diminue le coût et les risques de lixiviation. Enfin, l’actualisation du système d’irrigation existant, en passant à un système qui permettra un usage mieux maitrisé de l’eau, aura pour résultat une baisse du mouvement des nitrates sous les racines durant la période de croissance des cultures. Cependant, il est important que le surplus de nitrates ne reste pas dans le sol après la récolte, car il sera susceptible d’être lavé avec les pluies d’automne. Dans le cas des systèmes d’irrigation, il faut employer des stratégies pour optimiser l’usage d’engrais durant la croissance des cultures et pour maximiser l’efficacité de l’usage de N dans le système, afin de s’assurer que le lavage des nitrates n’est pas simplement repoussé à l’époque hivernale.

7. Cycles efficients de N à niveau de systèmes agraires

Les stratégies pour assurer l’usage plus efficient de N dans le système de culture sont fortement liées à l’application de doses ajustées sur le terrain. Le fractionnement des applications de fertilisant ou de fumier peut aider à faire coïncider l’administration de N avec la demande des cultures. Etant donné que l’altération des sols (par le labourage par exemple) stimule la libération de N de la matière organique ou des résidus de cultures, il est recommandable de préparer le sol pour l’établissement des cultures peu de temps avant de semer ou de planter. De cette façon, cela permet d’assurer qu’il y a des cultures en croissance et capables d’absorber le N libéré peu après que le sol ait été labouré. Les cultures intermédiaires peuvent être semées pour absorber le N disponible dans le sol, et ainsi contrôler les pertes par lixiviation. Il est recommandé aux agriculteurs d’employer les cultures intermédiaires piège à nitrate quand c’est possible, et tout spécialement après une culture qui laisse de haut niveaux de N résiduels après la récolte. Une autre alternative est l’incorporation de résidus avec un ratio C:N élevé dans le sol, afin de renforcer l’immobilisation de N minéral et de réduire le risque de lavage. La paille ou tout autre résidu avec un ratio de C:N élevé peut agir comme une «éponge» pour retenir le N minéral dans le sol pendant la période sans croissance de cultures. L’introduction de légumineuses fixatrices de N dans la rotation des cultures peut diminuer la dépendance en fertilisants artificiels azotés. Lorsque les engrais verts fixateurs de N (comme le trèfle, la vesce ou la luzerne), sont incorporés au sol, le N végétal passe à former partie du réservoir de N organique qui est graduellement minéralisé pour d’autres cultures. Ce processus présente une moindre tendance à produire une accumulation de nitrates dans la solution du sol et par conséquent réduit le risque de lixiviation de nitrates.

Les engrais à diffusion lente ou contrôlée ont une couche de protection ou un enrobé qui contrôle l’entrée d’eau et le taux de dissolution, et/ou peuvent contenir un inhibiteur de nitrification. La libération de nutriments à partir de ces fertilisants est mieux synchronisée avec l’absorption de la plante, et les pertes par dénitrification ou lavage diminuent.

L’efficacité du cycle de N dans les agro-systèmes peut être améliorée en utilisant des rotations où alternent les cultures efficientes et inefficientes. L’objectif général de cette stratégie est de diversifier la rotation afin que les cultures qui ont des systèmes racinaires superficiels et laissent derrières elles des hauts niveaux de nitrates dans le sol, alternent avec des cultures de systèmes racinaires profonds qui peuvent capturer le N résiduel des horizons inférieurs du sol, en évitant ainsi sa lixiviation sous la zone de racines.

8. Gestion des ruissellements, des drainages et des eaux résiduelles

Les stratégies de gestion des ruissellements, des drainages et des eaux résiduelles peuvent être appelées solutions de « fin de tuyauterie » au problème de la pollution par les nitrates. Lorsque les stratégies déjà listées dans ce catalogue sont en place, il continue d’exister un risque de pollution des eaux par les nitrates dérivés de l’activité agraire. Ceci est particulièrement vrai dans les zones où les périodes de pluies longues et abondantes peuvent produire des quantités importantes d’eau sale s’écoulant dans les champs et les exploitations.

Afin de réduire le risque de pollution par N dans ces cas de figure, il est recommandable de créer des voies de séparation des eaux propres et des eaux sales. Cela permettra de réduire le risque de passage des eaux sales dans les cours d’eau et aussi de réduire la taille des cuves de stockage des eaux sales nécessaire dans les exploitations. Dans les champs récemment labourés, il existe un risque de ruissellement des sédiments et des nutriments en cas de fortes pluies. L’installation de lagunes de sédimentations peut servir à recueillir les ruissellements superficiels et à permettre aux sédiments de se déposer, tandis que les plantes aquatiques qui poussent dans les lagunes servent à absorber les excédents de nutriments; l’eau qui sort de la lagune sera en conséquence relativement propre. De la même façon, on peut construire des zones humides artificielles pour traiter les eaux sales collectées depuis les zones de ruissellement de l’exploitation. Le long des ruisseaux et des zones humides, on peut planter des bandes de végétation riparienne. Ces bandes d’herbe et/ou d’arbres ralentissent le rythme des ruissellements, permettant à l’eau de s’infiltrer (en s’incorporant au flux sub-superficiel) où il est plus facile qu’elle soit absorbée par les plantes ou bien dénitrifiée par les micro-organismes.