Résumé
- L’azote est un élément nutritif essentiel aux cultures. Cependant, des concentrations excessives d’azote dans le sol, par suite d’un apport d’engrais ou d’un épandage de fumier, peuvent se retrouver dans les cours d’eau, en plus de risquer de tuer la vie aquatique et de présenter un risque pour la santé humaine.
- L’indicateur d’azote résiduel dans le sol permet d’estimer la quantité d’azote qui demeure dans le sol à la fin de la saison de croissance. Il est crucial d’évaluer le risque de perte d’azote dans les sols agricoles et l’évolution de ce risque dans le temps.
- Globalement, la teneur en azote résiduel dans le sol des terres agricoles du Canada a augmenté au fil du temps. Cela s’explique principalement par le fait que les apports d’azote dans le sol ont augmenté plus rapidement que les prélèvements par les cultures.
- L’azote résiduel dans le sol a connu une augmentation supérieure à la normale entre 2016 et 2021. Cela s’explique par les conditions de sécheresse qui ont sévi dans l’ensemble du pays et qui ont réduit la production agricole. La baisse des rendements a entraîné une diminution de la quantité d’azote utilisée par les plantes. Il en a résulté une augmentation de la quantité d’azote restant dans le sol à la fin de la saison de croissance, soit l’azote résiduel.
- On peut réduire l’azote résiduel dans le sol en diminuant les apports d’azote et en réduisant les pertes d’azote dans le sol. Parmi les options possibles, mentionnons des apports d’éléments nutritifs au bon endroit (par exemple, dans la zone racinaire), au bon moment (au printemps, durant la saison de croissance végétale), à la bonne dose (par exemple, déterminée par les résultats de l’analyse du sol et une estimation des besoins de la culture) et avec la bonne source d’engrais. Les cultures de couverture peuvent aussi faciliter la gestion de l’azote résiduel du sol.
L’azote résiduel dans le sol au Canada : pourquoi est-ce important?
L’azote est un élément nutritif essentiel des cultures qui joue un rôle important dans la croissance et le développement des plantes cultivées, et qui permet d’améliorer le rendement et la qualité des récoltes. Les agriculteurs ajoutent souvent des engrais ou du fumier pour complémenter l’azote déjà présent dans le sol. L’azote résiduel dans le sol — la quantité excessive d’azote qui reste dans le sol à la fin de la saison de croissance — peut avoir des impacts sur l’environnement et la santé humaine, ainsi que sur le temps et l’argent des producteurs.
L’azote résiduel du sol peut s’échapper dans l’atmosphère sous forme d’oxyde nitreux et d’ammoniac, des gaz pouvant contribuer au changement climatique, à l’appauvrissement de la couche d’ozone, à la réduction de la qualité de l’air et à la production de smog. Il peut également atteindre les cours d’eau par les eaux de ruissellement, par les eaux de drainage souterraines et par lessivage à travers le sol.
Une fois que l’azote atteint les cours d’eau, il peut présenter des risques pour les systèmes aquatiques et la santé humaine. De fortes concentrations d’azote dans l’eau douce peuvent être toxiques pour la vie aquatique (notamment les poissons, les amphibiens et les invertébrés). De fortes concentrations peuvent également promouvoir une forte prolifération d’algues, ce qui peut réduire la concentration d’oxygène dans l’eau et, par conséquent, nuire à la vie aquatique ou la tuer.
Description de l'image ci-dessus
L’infographie du cycle de l’azote illustre la circulation de l’azote dans l’environnement.
Sources d’azote dans le sol : L’image montre trois flèches partant d’une bulle représentant l’azote atmosphérique gazeux (ou N2) qui se dépose au sol sous forme d’ammonium (ou ion positif NH4+) par différents processus. Une des flèches mène à la fixation biologique de l’azote par symbiose entre les bactéries et les légumineuses, puis de là une flèche mène à une bulle représentant l’ammonium du sol. Une autre flèche mène à la fixation atmosphérique de l’azote, l’ammonium pouvant être déposé par la pluie ou des particules de poussière. La troisième flèche partant de l’azote atmosphérique pointe vers une usine, qui transforme l’azote gazeux en engrais synthétiques par un procédé industriel. L’infographie montre un tracteur qui applique de l’engrais dans un champ, d’où part une flèche pointant vers la bulle représentant l’ammonium du sol. Il y a aussi une image d’une vache produisant du fumier, qui est elle aussi reliée par une flèche pointant vers la bulle de l’ammonium du sol.
Cycle de l’azote du sol : L’image montre une flèche allant de la bulle de l’ammonium du sol jusqu’à une bulle représentant les micro-organismes du sol, puis une autre flèche allant jusqu’à la bulle représentant les nitrites (ou ions NO2- négatifs) du sol. De cette dernière bulle part une flèche allant vers une bulle représentant les micro-organismes du sol, et de là une autre flèche pointe vers une bulle représentant les nitrates (ou ions NO3- négatifs) du sol. Plusieurs flèches partant de la bulle des nitrates du sol illustrent diverses possibilités de leur devenir dans l’environnement. Une flèche mène vers un champ cultivé, dont les plantes assimilent le nitrate. Deux flèches montrent les voies par lesquelles le nitrate peut contaminer les plans d’eau, soit par ruissellement en surface, soit par lessivage souterrain. Une flèche secondaire part de la flèche illustrant le lessivage et montre que le nitrate peut pénétrer plus profondément dans le sol, sous la zone racinaire.
Voies de retour de l’azote du sol vers l’atmosphère : L’image montre comment l’azote apporté au sol peut retourner vers l’atmosphère. Une flèche partant du tracteur appliquant l’engrais montre que l’ammoniac (ou NH3 gazeux) peut être libéré au moment de l’application, par volatilisation de l’ammoniac. Il y a aussi une flèche partant du fumier de bovin montrant le même phénomène. Une flèche allant de la bulle du nitrate vers une bulle représentant les micro-organismes du sol représente la dénitrification, qui peut ensuite mener à la libération dans l’air d’oxyde nitreux (un gaz à effet de serre). Deux autres flèches pointent vers l’oxyde nitreux; une partant du tracteur, et l’autre de l’usine d’engrais. Une autre flèche relie la bulle d’oxyde nitreux à la bulle d’azote gazeux, bouclant ainsi le cycle de l’azote.
Des concentrations élevées d’azote dans l’eau potable ont été associées à la méthémoglobinémie (une maladie du sang), à des troubles de la reproduction, à des maladies thyroïdiennes et au cancer. De nombreux animaux terrestres du Canada utilisent les cours d’eau des terres agricoles à un moment ou à un autre de leur cycle de vie (Registre public des espèces en péril). Les espèces en péril sont des espèces qui risquent de disparaître du Canada. Pour contribuer à la protection de ces espèces, il est important de connaître les impacts de l’agriculture sur leur santé et leur habitat. Dans certains cas, des lois provinciales ou fédérales (comme la Loi sur les espèces en péril) peuvent également exiger la protection de ces espèces ou de leurs habitats (voir le Indicateur d’azote pour plus d’informations sur le risque de contamination de l’eau par l’azote au Canada.
Une bonne gestion de l’azote est avantageuse pour les producteurs et l’environnement. En ayant une gestion efficace des engrais, les producteurs peuvent gagner du temps et économiser des ressources et de l’argent, tout en réduisant les impacts environnementaux. Le gouvernement du Canada doit aussi établir des rapports sur les teneurs en azote résiduel dans les sols agricoles. Ces données renseignent le public et les autres pays sur l’état de santé des terres agricoles au Canada et sur les endroits où les pratiques agricoles devraient être améliorées.
Qu’est-ce qui détermine la concentration d’azote résiduel dans le sol?
La pluie, la foudre, la neige et les petites particules en suspension dans l’air apportent naturellement de petites quantités d’azote dans le sol. Par le processus de fixation de l’azote, certaines cultures comme les légumineuses peuvent, avec le concours de bactéries du sol spécialisées, enrichir le sol en azote en extrayant cet élément de l’air. Cependant, l’azote est souvent l’élément nutritif le plus limitatif pour la croissance végétale dans les sols agricoles. C’est pourquoi on applique des engrais et du fumier pour ajouter la majeure partie de l’azote nécessaire à l’optimisation de la croissance des cultures et du rendement.
Idéalement, la quantité d’azote apportée par les engrais et le fumier devrait suivre de près la quantité prélevée par les cultures. Ainsi, la majeure partie de l’azote ajouté serait exportée des champs à la récolte. Toutefois, il est rare que cela se produise pour diverses raisons, notamment en raison de l’existence de facteurs limitatifs comme les conditions météorologiques et le type de sol. Le risque d’azote résiduel peut être élevé si de trop grandes doses d’engrais sont appliquées ou si les plantes prélèvent trop peu d’azote, ou si les deux situations coexistent. Le prélèvement par les plantes peut être naturellement faible en raison de l’inefficacité du système racinaire (par exemple, chez les pommes de terre) ou d’un mauvais développement de la culture en raison de températures trop faibles ou trop élevées par rapport à la normale saisonnière, d’une sécheresse, d’une inondation, de la présence de ravageurs, d’une attaque de pathogènes ou d’une infestation de mauvaises herbes. On s’attend à ce que le changement climatique et la variabilité climatique accroissent les pertes d’azote dans le sol si des pluies excessives ou des conditions de sécheresse interfèrent avec le prélèvement d’azote par les cultures.
Indicateur de l’azote résiduel dans le sol
L’indicateur d’azote résiduel dans le sol évalue le risque de perte d’azote dans les sols agricoles. Cet indicateur est calculé en estimant la quantité d’azote qui reste dans le sol à la fin de chaque saison de croissance.
À cette fin, nous devons d’abord estimer la quantité d’azote apportée aux sols des terres agricoles. Ce calcul prend en compte la quantité d’engrais apportée aux cultures, la quantité de fumier produite par le bétail, la quantité d’azote fixée par les légumineuses et la quantité d’azote atmosphérique déposée au sol. Deuxièmement, nous avons besoin d’estimer la quantité d’azote prélevée des sols agricoles. Il s’agit de la quantité prélevée par les récoltes et les pâturages, plus la quantité perdue dans l’air sous forme gazeuse. L’azote résiduel dans le sol est calculé comme étant la différence entre la quantité d’azote apportée et la quantité d’azote prélevée. Les teneurs en azote résiduel dans le sol sont ensuite classées selon les catégories de risque suivantes : très faible (0 à 9,9 kg d’azote/ha), faible (10 à 19,9 kg d’azote/ha), modéré (20 à 29,9 kg d’azote/ha), élevé (30 à 39,9 kg d’azote/ha) ou très élevé (≥ 40,0 kg d’azote/ha).
Le gouvernement du Canada calcule l’indicateur d’azote résiduel dans le sol aux cinq ans et prépare un rapport. Cela aide le gouvernement à déterminer l’évolution dans le temps du risque posé par la teneur en azote résiduel dans les sols agricoles et les endroits où il serait souhaitable d’apporter des changements dans les pratiques agricoles.
L’azote résiduel dans le sol au Canada — état actuel et évolution dans le temps
En 2021, la quantité d’azote résiduel dans le sol au Canada était variable. Les quantités de cet azote étaient principalement faibles ou très faibles dans le sud-est de l’Alberta et surtout modérées ou élevées dans le sud de la Saskatchewan. Ces quantités étaient élevées ou très élevées dans la majeure partie de la Colombie-Britannique, le nord-est de l’Alberta, le nord-est de la Saskatchewan, le Manitoba, l’Ontario (à l’exception d’une grande région, soit de l’est de la baie Georgienne à Ottawa, où le risque était modéré) et les provinces de l’Atlantique.
L’azote résiduel dans le sol a augmenté depuis 1981, passant d’une moyenne de 9,1 kg par hectare à 22 kg par hectare en 2016. Par rapport à 2016, l’azote résiduel dans le sol a doublé pour atteindre 44,2 kg par hectare en 2021. Cette forte augmentation est attribuable aux conditions de sécheresse qui ont sévi dans de nombreuses régions agricoles du Canada. Les cultures ont absorbé beaucoup moins d’azote en raison de la baisse du rendement moyen et de la production de biomasse.
Les régions les plus préoccupantes sont le Canada atlantique (plus de 85 % des terres se trouvaient dans la catégorie de risque très élevé dans chaque province), le Québec (93 % des terres se trouvaient dans la catégorie à risque très élevé), la Colombie-Britannique (88 % des terres se trouvaient dans les deux catégories de risques les plus élevés) et le Manitoba (92 % des terres se trouvaient dans les 2 catégories de risques les plus élevés).
Au Canada, la teneur en azote résiduel dans le sol a plus que quadruplé entre 1981 et 2021, ayant augmenté de 284 %. Cela correspond à une diminution de la majeure partie des terres dans la catégorie de risque très faible (-87 %), et à une augmentation dans la catégorie de risque modéré (+38 %), dans la catégorie de risque élevé (+183 %) et dans la catégorie de risque très élevé (+600 %).
L’augmentation de l’azote résiduel dans le sol s’explique par le fait que la quantité d’azote apportée au sol était supérieure à celle qui était prélevée. Toutefois, l’ajout d’azote dans le sol en 2021 était presque le double qu’en 1981 (a varié de 56,3 à 107,2 kg d’azote/ha). Au cours de cette période, les apports d’azote ont augmenté dans toutes les provinces. Ceci s’explique par l’utilisation de nouvelles variétés de cultures à haut rendement (plus gourmandes en azote), par l’utilisation de types d’engrais plus concentrés en azote, par la réduction des terres mises en jachère dans l’Ouest canadien (ce qui se traduit par une plus grande utilisation globale d’engrais) et par la culture de plus grandes superficies en légumineuses (qui enrichissent les sols en azote).
Cependant, la quantité d’azote prélevée du sol a connu une augmentation moins importante entre 1981 et 2016 et 2021 que la quantité ajoutée au sol pendant cette période, avec un prélèvement de 47,3 en 1981, de 80,8 en 2016 et de 60,3 en 2021, en kilogrammes d’azote par hectare, donnant une augmentation nette globale de l’azote résiduel dans le sol. Ce prélèvement accru d’azote découle du rendement accru des cultures et de l’amélioration des pratiques agricoles (par exemple, introduction de variétés à rendement élevé, changements des types de cultures et de leur distribution, réduction des mises en jachère dans les Prairies).
Azote résiduel du sol 2021
L’évolution des teneurs en azote résiduel dans le sol entre 1981 et 2021 est différente d’une région à l’autre. La teneur en azote résiduel dans le sol a considérablement augmenté dans le nord de l’Alberta, le nord de la Saskatchewan, la majeure partie du Manitoba, le sud du Québec, le Nouveau-Brunswick et l’Île-du-Prince-Édouard. La teneur en azote résiduel dans le sol était semblable, mais légèrement plus élevée en 2021 qu’en 1981 dans le sud de l’Alberta, le sud de la Saskatchewan, les régions agricoles du nord de l’Ontario, la majeure partie de la Nouvelle-Écosse et les basses terres du Saint-Laurent. La teneur en azote résiduel dans le sol a considérablement diminué d’une année à l’autre dans le sud de l’Ontario, en partie en raison de rendements plus élevés en 2021 grâce à des conditions météorologiques favorables dans la région.
Évolution de l’azote résiduel du sol entre 1981 et 2021
Comment réduire la teneur en azote résiduel dans le sol?
Les teneurs en azote résiduel dans le sol ont augmenté dans de nombreuses régions du Canada. Voici quelques stratégies pour réduire la teneur en azote résiduel dans le sol :
Réduction des apports d’azote :
- Il faut mettre en œuvre un plan de gestion des éléments nutritifs « 4B » pour assurer une utilisation efficace des engrais azotés : bonne source, bonne dose, bon moment et bon endroit.
- Faire faire des analyses de sol au printemps afin de déterminer les doses optimales d’engrais. Cela peut aider à tenir compte de l’azote apporté antérieurement par les cultures de légumineuses et les épandages de fumier.
- Ajuster les doses d’azote apportées aux cultures durant la saison de croissance selon leurs besoins en utilisant diverses techniques, comme l’application fractionnée et l’application en bandes. Il est convient d’utiliser des capteurs de culture durant la saison et d’analyser des tissus végétaux aux stades de croissance importants des cultures pour déterminer la quantité supplémentaire d’engrais et le moment de l’application pour répondre aux besoins des cultures et s’adapter aux conditions de croissance.
Réduction des pertes d’azote dans le sol :
- Incorporer du fumier et des amendements organiques au moment de l’application pour réduire au minimum les pertes d’azote par ruissellement, érosion et libération d’ammoniac.
- Utiliser des cultures de couverture pour capter l’azote résiduel dans le sol à la fin de la saison de croissance. Cela peut prévenir les pertes d’azote durant l’hiver et au début du printemps lors de la fonte des neiges et de la pluie.
- Utiliser de meilleures rotations culturales et des pratiques de conservation du sol (par exemple, aucun travail du sol ou un travail du sol minimal) pour augmenter le carbone organique dans le sol. Cela améliorera la structure du sol et sa capacité de rétention d’eau et rendra les plantes plus résistantes aux conditions météorologiques défavorables.
Description de l'image ci-dessus
Une infographie montre un paysage agricole avec des cultures, un tracteur, du sol et du bétail dans un pâturage situé près d’un paysage naturel où se trouvent un cours d’eau, une forêt et des animaux sauvages. Des encadrés sont disposés de manière à montrer à quel élément du paysage chaque indicateur de durabilité agricole se rapporte. Des flèches relient certains des champs d’information pour montrer les relations entre eux. Une boîte d’information est présente pour chacun des indicateurs suivants : Couverture du sol, particules, matière organique du sol, érosion du sol, salinisation du sol, azote, pesticides, phosphore, ammoniac, gaz à effet de serre, coliformes et habitat faunique.
Les indicateurs agroenvironnementaux (IAE) d’Agriculture et Agroalimentaire Canada sont comme un instantané à fondement scientifique de l’état actuel des performances agroenvironnementales du Canada et de leurs tendances en ce qui concerne la qualité des sols (matière organique du sol, érosion du sol, salinisation des sols), la qualité de l’eau (charges en azote, en pesticides, en phosphore, en coliformes), la qualité de l’air (particules, ammoniac, émissions de gaz à effet de serre) et la gestion des terres agricoles (utilisation des terres agricoles, couverture du sol, habitat faunique). Même si les résultats des indicateurs sont présentés séparément, les agroécosystèmes sont complexes, alors de nombreux indicateurs sont interreliés. Cela signifie que les changements notés concernant un indicateur peuvent être associés à des changements touchant d’autres indicateurs également.
Pour en savoir plus
Rapport technique sur l’azote résiduel
Indicateurs connexes
- L’indicateur d’azote mesure le risque de contamination de l’eau par l’azote.
- L’indicateur de phosphore évalue le risque de contamination de l’eau par le phosphore.
- L’indicateur de coliformes évalue le risque de contamination de l’eau par les coliformes du milieu agricole.
- L’indicateur de pesticides examine le risque que représentent les pesticides pour l’eau.
- L’indicateur de la matière organique du sol permet de suivre la salubrité des sols agricoles canadiens en ce qui concerne leur teneur en carbone et les échanges de carbone.
Autres sources et téléchargements
Visualiser et télécharger des données géospatiales en lien avec ces indicateurs et d’autres indicateurs agroenvironnementaux.