Quels engrais minéraux azotés choisir pour réduire les émissions de gaz à effet de serre ?

Les émissions de protoxyde d’azote (N₂O) liées à la fertilisation azotée minérale et organique représentent plus des trois quarts de l’empreinte carbone des grandes cultures. Outre l’optimisation de la dose totale et la maximisation de l’efficience de l’azote apporté, le choix de la forme d'azote constitue un levier de premier plan pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Trois formes d’azote principalement étudiées

Afin d’objectiver les réductions de GES possibles en fonction de la forme d’azote minéral utilisée, ARVALIS a mené en 2024 une étude à partir des références de la méthode Label Bas carbone-Grandes cultures. Trois principales formes d’azote minéral ont été considérées : l’ammonitrate 33,5 % (engrais de référence), la solution azotée et l’urée.

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Les émissions de GES, exprimées en kg CO₂ équivalent par kg d’azote épandu, ont également été simulées avec ou sans inhibiteur d’uréase et/ou de nitrification, et avec ou sans enfouissement après apport.

Des émissions qui varient entre formes d’azote et pratiques d’apport

La solution azotée est la forme d’azote qui émet le plus de GES (figure 1). Ceci s’explique par son processus de production plus énergivore et, dans une moindre mesure, par le coût énergétique du transport. En effet, plus l’engrais est concentré en azote, plus le coût à la tonne transportée est faible.

Les émissions de GES des engrais avec inhibiteurs de nitrification sont réduites par rapport à l’ammonitrate 33,5. En retardant la transformation de l'ammonium en nitrate, cet additif réduit les émissions directes de N₂O au champ et le risque de pertes d'azote par lixiviation du nitrate. Enfin, l’étude montre qu’enfouir l’engrais dans les 12 heures – notamment l’urée ou la solution azotée, lorsque c’est possible au regard de la culture en place – est une solution permettant de réduire les émissions indirectes de N₂O « volatilisation » (liées aux émissions de NH₃) par rapport au même engrais non enfoui. L’inhibiteur d’uréase a un impact proche de l’enfouissement de l’urée dans les 12 heures suivant l’apport sur les émissions indirectes de N₂O « volatilisation ».

Quel impact sur les émissions de 30 ha de blé tendre ?

Les réductions d’émissions de GES ont ensuite été estimées pour une surface moyenne de blé tendre d’hiver de 30 ha et un apport moyen de 160 kg/ha d’azote (tableau 1).

Avec une utilisation exclusive d’ammonitrate 33,5, la fertilisation azotée de ces 30 ha de blé tendre émet 56,9 t de CO₂ eq. En comparaison, fertiliser uniquement avec de l’urée, entraîne une hausse des émissions de 5,47 t de CO₂ eq. Soit l'équivalent des émissions de GES d’une voiture moyenne roulant au gazole ayant parcouru 24 116 km.

Parmi le panel présenté, la forme d’azote la moins émettrice de GES est l’ammonitrate additionné d'un inhibiteur de nitrification (33,5 % N) (figure 1). Si l’option de fertiliser les 30 ha de blé exclusivement avec cette forme d’azote est retenue, alors les émissions de GES diminueront de 6,4 t CO₂ eq (en comparaison avec l’ammonitrate 33,5 %), soit l'équivalent de 28 187 km en voiture (tableau 1).

Même si cette étude ne prend en compte ni les caractéristiques pédologiques, ni les conditions climatiques au moment des apports azotés, elle démontre que le choix de la forme d’engrais minéral azoté est loin d’être anodin sur le bilan GES des cultures et des exploitations. D’autres paramètres entrent par ailleurs en ligne de compte dans le raisonnement du choix de la forme d’azote : considérations logistiques et matérielles pour le stockage et l’épandage, prix et efficacité « intrinsèque » des formes d’azote sur la teneur en protéines du blé, par exemple.