Éviter les pertes par volatilisation

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Schemas volatilisation

L'utilisation d' engrais azotés sous forme uréique ou ammoniacale (présente également dans les déjections d'élevage) entraîne un risque de volatilisation sous forme de gaz ammoniac NH3 au moment de l'épandage ou au cours du processus d'hydrolyse de l'urée.
Le phénomène de volatilisation d'ammoniac est complexe. Outre la forme de l'azote, il dépend de nombreux facteurs, telles que les conditions météorologiques et le sol.

 

Éviter les pertes par volatilisationLe respect de l'environnement impose de limiter au maximum les émissions d'ammoniac issues de la fertilisation azotée, car elles constituent une source inutile de pollution.

A cet inconvénient majeur s'en ajoute deux autres : le gaspillage et le manque de précision.

En effet, chaque kg d'azote qui se volatilise dans l'atmosphère sous forme d'ammoniac représente une perte directe de moyens de production.

 

En outre, la quantité d'azote réellement apportée à la plante devient alors incertaine, ce qui est peu compatible avec les règles de la fertilisation raisonnée.

 

Facteurs influençant les pertes par volatilisation d'ammoniac
Conditions du sol Conditions météorologiques
  • pH élevé
  • Faible pouvoir tampon du sol et faible teneur en agents adsorbants d'ammonium (ex. argile ou substance organique)
  • Faible humidité du sol
  • Présence de résidus de cultures (sols non-travaillés ou peu travaillés)
  • Prairie
  • Températures élevées, vents forts
  • Taux d'évapotranspiration élevé
  • Sécheresse suivant la fertilisation

 

Cas particulier du pH

Les émissions d'ammoniac issues de l'application d'engrais minéraux sont étroitement liées au pH du sol car celui-ci influence l'équilibre entre l'ammonium du sol (NH4+) et l'ammoniac (NH3).
Lorsque le pH est inférieur à 6,5 il n'y a pas d'ammoniac dans le sol. Les engrais, à base d'ammonium ne provoquent donc a priori aucune perte par volatilisation. Alors que si le pH dépasse 6,5, la concentration de NH3 augmente, ainsi que les risques par volatilisation.


Des pertes de NH3 par volatilisation ont également lieu dans les milieux à pH faible

 

Néanmoins, des pertes par volatilisation peuvent avoir lieu dans des milieux à pH faible.
L'explication est simple : lors de la transformation de l'urée par hydrolyse, le pH augmente dans l'environnement immédiat du granulé d'urée ; des pertes d'azote par volatilisation de NH3 peuvent donc avoir lieu, indépendamment du pH global du sol. Après cette augmentation de pH, celui-ci baisse à court terme et doit être rééquilibré par un chaulage.


Des pertes de NH3 par volatilisation  ont également lieu dans les milieux à pH faible

* Transformation de l'urée en hydrolyse : Peu de temps après son épandage, l'urée se transforme en ammonium dans le sol. Ce processus de transformation, catalysé par l'enzyme uréase présente dans le sol, s'appelle l'hydrolyse de l'urée. En raison de la combinaison de protons libres dans le sol, cette dernière provoque localement une montée importante du pH.

 

 

Les pertes d'ammoniac les plus importantes ont lieu après un apport d'engrais à base d'urée

Environ 15% de l'azote apporté risque de se volatiliser sous forme d'ammoniac.

Dans la zone du granulé d'urée, le pH peut passer de valeurs inférieures à 6 à des valeurs supérieures à 8.

Cette modification a lieu dans l'environnement immédiat du granulé d'urée qui crée lui-même les conditions dans lesquelles l'ammoniac est libéré. C'est pour cette raison que les émissions d'ammoniac sont en moyenne bien plus élevées avec les engrais à base d'urée qu'avec les autres engrais à base d'ammonium. Cet effet est par ailleurs favorisé par la sécheresse. L'Office allemand pour l'environnement a calculé, à l'aide de nombreux résultats issus d'essais au champ, une moyenne d'émissions d'ammoniac de 15 kg d'azote N sous forme de NH3 pour
100 kg de N sous forme d'urée. De nombreuses études parallèles viennent confirmer ces calculs.


Pertes d'ammoniac

L'application d'engrais à base d'urée fait directement augmenter le pH dans la zone du granulé d'urée et engendre ainsi plus d'émissions d'ammoniac qu'avec d'autres engrais azotés tels que l'ammonitrate.

 


Courbe des émissions d'ammoniac après une  fertilisation à base d'urée

Les essais au champ mettent en évidence les différences entre les formes d'azote. Les essais menés sur blé d'hiver ont montré que 2 jours après l'application d'engrais à base d'urée, ce qui semblait correspondre à la fin de la première phase de l'hydrolyse de l'urée, de grandes quantités d'ammoniac se sont volatilisées dans l'air. Ces pertes se sont montées en cumulé à 25 % de l'engrais appliqué pendant la période d'observation, alors qu'elles n'ont représenté que 2 % lors de l'utilisation d'engrais à base de nitrates (ammonitrate dans ce cas).

 

 

Les moyens pour limiter les pertes d'ammoniac par volatilisation

Pour limiter la perte, l'enfouissement immédiat est une technique efficace, obligatoire pour l'apport d'ammoniac anhydre, et fortement conseillée pour les lisiers. D'autres précautions permettent aussi de minimiser la volatilisation :

Techniques pour prévenir la volatilisation de l'ammoniac

  • Enfouissement des apports ou légère irrigation après épandage
  • Épandage en l'absence de vent, par temps frais ou avant une pluie
  • Apport sous un couvert végétal dense

 

Le tableau suivant résume les recommandations pour limiter les émissions d'ammoniac lors de l'épandage d'engrais azotés minéraux, épandage qui doit être déterminé avant tout par les besoins de cultures et leur stade physiologique.

Pratiques culturales Recommandations
Choix du type d'engrais azoté minéral
  • Températures élevées, vents forts
  • Taux d'évapotranspiration élevé
  • Sécheresse suivant la fertilisation
Positionnement des engrais azotés minéraux
  • Incorporer les solutions azotées (sur cultures qui le permettent), l'ammoniac anhydre, l'urée et le sulfate d'ammoniaque.
  • Réserver les apports de surface aux nitrates (ou ammonitrates) sous forme de granulés.
Choix de la date d'épandage
  • Épandage en l'absence de vent, par temps frais ou avant une pluie. Recommandations pour limiter les émissions d'ammoniac lors de l'épandage des engrais azotés minéraux

Sources CORPEN
Comité d'orientation pour des pratiques agricoles respectueuses de l'environnement