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Bilan d'azote en agriculture et flux d'azote des sols vers les eaux

Dernière mise à jour  :  16 décembre 2019

Les apports d'azote aux sols favorisent la production végétale et améliorent la qualité des cultures. L'azote sous forme de nitrate, très mobile, est entrainé par la pluie vers les masses d'eau de surface et souterraines lorsqu'il est présent en quantités excédentaires par rapport à la capacité de prélèvement des plantes. Il risque alors de dégrader leur qualité (eutrophisation des eaux de surface q, dépassement des normes de potabilité pour le nitrate dans les eaux souterraines q).

Bilan d’azote des sols agricoles : des pertes à minimiser

Le bilan d'azote (N) en agriculture vise à estimer pour les sols agricoles les entrées et les sorties cumulées de N. L'importance relative des différents éléments de ce bilan a été modélisée à l'échelle de la Wallonie à l’aide du modèle EPICgrid[1]. En entrée, les apports de N par les engrais organiques et minéraux dominent (82 % en 2016 - 2018). Ils sont suivis par les apports des retombées atmosphériques (9 %) et l'enrichissement du sol par fixation symbiotique (légumineuses) (9 %). En sortie, les exportations de N par les cultures sont majoritaires (82 % en 2016 - 2018). Elles sont suivies par les pertes par volatilisation (11 %), les pertes par ruissellement et par flux hypodermiques[2] lents vers les eaux de surface (4 %) et les pertes par lixiviation[3] vers les eaux souterraines (3 %). D'un point de vue environnemental, ces pertes doivent être minimisées à l'échelle de la parcelle grâce à l'application de bonnes pratiques agricoles, en particulier celles prévues par le Programme de gestion durable de l'azote en agriculture (PGDA)[4], transposition de la directive "nitrate" 91/676/CEE q. À l'échelle régionale, ces pertes ont tendance à baisser très lentement depuis les années '90 : elles représentaient 22 % des sorties en 1991 - 1995 contre 18 % en 2016 - 2018.

Flux d’azote en baisse mais teneurs élevées sous cultures

Après une augmentation continue entre les périodes 1971 - 1975 et 1991 - 1995, les flux modélisés de N des sols agricoles vers les eaux de surface ont diminué de 39 % entre les périodes 1991 - 1995 et 2016 - 2018, tandis que les flux modélisés de N vers les eaux souterraines ont baissé de 36 % sur le même intervalle. Cette évolution est liée :

  • à une réduction des apports aux sols de N organique sous forme d'effluents d'élevage (- 18 % sur la période 1995 - 2017), essentiellement en raison de la diminution du cheptel bovin q et de l'application du PGDA ;

  • à une réduction des apports aux sols de N minéral sous forme d'engrais (- 25 % sur la période 1995 - 2009, stabilisation ensuite), essentiellement en raison d'une hausse de leur prix q.

Les teneurs modélisées en nitrate (NO3-) dans les eaux qui percolent sous la zone racinaire sont toutefois élevées là où les sols sont principalement occupés par des cultures arables. Elles dépassent le critère de pollution des eaux par le nitrate de 50 mg/l q sur 8 % du territoire, essentiellement dans la partie ouest de la Région limoneuse et l’extrémité nord-ouest de la Région herbagère q. Elles sont élevées (> 25 mg/l) ailleurs en Région limoneuse et localement sur une partie de la Région herbagère et du Condroz. Au sud-est du Condroz, où les pressions agricoles sont faibles, ces teneurs restent majoritairement inférieures à 10 mg/l.

Des pertes d’azote variables selon la couverture du sol, les conditions climatiques et les pratiques agricoles

Les mesures de l'azote potentiellement lessivable (APL) dans les sols agricoles, obligatoires en zones vulnérables pour le contrôle du respect du PGDA, permettent d'évaluer les quantités de NO3- susceptibles d'être entrainées hors de la zone racinaire pendant l'hiver. Des études ont montré qu'elles sont un bon estimateur des concentrations en NO3- dans les eaux de percolation(b). Les valeurs d'APL varient :

  • selon la couverture du sol : en moyenne sur la période 2008 - 2018, les prairies (16 kg N-NO3-/ha), les cultures de betteraves (29 kg N-NO3-/ha) et de céréales avec CIPAN[5] (42 kg N-NO3-/ha) présentaient les valeurs d’APL les plus faibles tandis que celles de maïs (79 kg N-NO3-/ha), de légumes (92 kg N-NO3-/ha) et de pommes de terre (98 kg N-NO3-/ha) présentaient les valeurs les plus élevées ;
  • selon les conditions climatiques : en 2018 p. ex., la sécheresse a entrainé une hausse des valeurs moyennes d'APL pour la plupart des cultures ;

  • selon le degré de mise en œuvre des bonnes pratiques agricoles prévues par le PGDA : sur la période 2008 - 2018, le taux de conformité pour l'APL[6] des fermes de référence[7], spécialement encadrées dans la mise en œuvre de ces bonnes pratiques, atteignait 100 % tandis que celui des autres exploitations contrôlées atteignait 80 à 85 % chaque année.

Des mesures pour réduire les flux d'azote vers les eaux

En plus du PGDA, d’autres démarches contribuent à réduire les flux de N des sols agricoles vers les eaux de surface et souterraines. Il s'agit notamment des méthodes agro-environnementales et climatiques q, des Plans de gestion des districts hydrographiques[8] ou encore des principes de la conditionnalité des aides agricoles[9].

 


[1] Modèle hydrologique de bassin versant intégrant de nombreux paramètres (précipitations, températures, types et occupations des sols, croissance végétale, pratiques agricoles…)(a)

[2] Écoulements dans les horizons superficiels du sol

[3] Entraînement sous forme dissoute par les eaux de percolation vers les horizons de sol plus profonds

[4] Voir le PGDA q et la fiche d'indicateurs qui y est consacrée q

[5] Cultures intermédiaires pièges à nitrate. Semée fin août (le 15/09 au plus tard), après la récolte principale, la CIPAN (moutarde, phacélie, avoine, ray-grass, seigle… en mélange ou non avec des légumineuses) permet d'absorber le nitrate présent dans le sol et d'éviter les pertes par lixiviation durant l'automne/hiver. Le nitrate et les autres éléments prélevés par la CIPAN, lentement restitués au sol après sa destruction (par le gel, par broyage, labour... à partir du 15/11), sont disponibles pour la culture semée au printemps.

[6] Pour plus d'information sur les critères de conformité pour l'APL, voir la fiche d'indicateurs "Programme de gestion durable de l'azote en agriculture" q

[7] Les fermes de références pour l'établissement des limites de tolérance annuelles pour l'APL sont suivies par les membres scientifiques (ULiège - Gembloux Agro-Bio Tech et UCLouvain - ELIA) de PROTECT'eau, structure d'encadrement de la gestion durable de l'azote en agriculture et de l'utilisation de produits phytopharmaceutiques en Wallonie q. Ces fermes ne sont pas connues du SPW ARNE - DSD qui assure le contrôle des exploitations situées en zones vulnérables. Elles sont par conséquent contrôlées aléatoirement au même titre que les autres exploitations agricoles, le plus souvent sur d'autres parcelles que celles choisies comme référence par PROTECT'eau.

[8] Voir les Plans de gestion des districts hydrographiques 2016 - 2021 q et la fiche d'indicateurs qui y est consacrée q

[9] Les aides dont peuvent bénéficier les agriculteurs dans le cadre de la Politique agricole commune (paiement de base, paiement vert et paiement jeune agriculteur) sont conditionnées au respect de règles environnementales et de bien-être animal q. Voir la fiche d'indicateurs relative au contrôle de la conditionnalité des aides agricoles q.

Bilan d'azote des sols agricoles en Wallonie

* Écoulements dans les horizons superficiels du sol

** Entraînement sous forme dissoute par les eaux de percolation vers les horizons de sol plus profonds

*** Moyenne sur 3 ans et non 5 ans

Flux d'azote des sols agricoles vers les eaux de surface et les eaux souterraines en Wallonie

* Écoulements dans les horizons superficiels du sol

** Entraînement sous forme dissoute par les eaux de percolation vers les horizons de sol plus profonds

*** Moyenne sur 3 ans et non 5 ans

Concentration en nitrate dans les eaux de percolation en Wallonie

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* Modèle EPICgrid (ULiège-GxABT - Unité BIOSE, 2016)(a) - Maille de 1 km²

Azote potentiellement lessivable (APL) contrôlé en zones vulnérables en Wallonie. Valeurs moyennes par classe de culture

* Cultures intermédiaires pièges à nitrate

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Évaluation

Évaluation non réalisable
  • Pas de référentiel
  • Bien qu’il n’existe pas de valeur de référence au sens strict pour les flux d'azote des sols vers les masses d’eau, l’intensité de ces flux affecte l’état des eaux (eutrophisation, azote ammoniacal et nitrate), lui-même jugé légèrement défavorable.
En amélioration

Les flux modélisés d'azote des sols agricoles vers les eaux de surface ont diminué de 39 % entre les périodes 1991 - 1995 et 2016 - 2018, tandis que les flux modélisés d'azote vers les eaux souterraines ont baissé de 36 % sur le même intervalle.