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agriculture et environnement

Agriculture et acidification

Alessandra SENSI (Eurostat)

On observe une baisse générale de l’émission des substances acidifiantes dans l’Union européenne à partir de 1980 : le dioxyde de soufre (SO2) a diminué de 27 %, les oxydes d’azote (Nox) de 6 % et l’ammoniac (NH3) de 8 %. La stratégie communautaire pour lutter contre l’acidification est le document de base de la présente analyse.

La communication au Conseil et au Parlement (COM(97)88) concernant une stratégie communautaire de lutte contre l’acidification définit l’acidification comme "les effets de l’introduction de substances acidifiantes dans l’environnement par dépôt atmosphérique". Les principaux polluants qui contribuent à l’acidification sont :

  • le dioxyde de soufre (SO2), provenant principalement de la combustion du charbon et du fuel résiduel, à savoir les combustibles contenant du soufre utilisés dans les centrales électriques, l’industrie ainsi que d’autres activités de combustion stationnaire;
  • les oxydes d’azote (NO2, NO3), émis surtout par les véhicules à moteur ainsi que d’autres processus de combustion;
  • l’ammoniac (NH3), provenant principalement d’activités agricoles, telles que la production et l’épandage des effluents d’élevage et, dans une moindre mesure, la production d’engrais minéraux.

La contribution de chacun de ces gaz à l’acidification est présentée à la figure 1.

On observe une diminution générale des émissions de substances acidifiantes dans les pays de l’UE à partir de 1980. En Europe, les émissions de SO2 notamment ont enregistré une forte baisse, alors que les NOx n’ont affiché qu’un léger recul. Entre 1990 et 1994, ces réductions étaient de 27% environ pour le SO2 et de 6% pour les NOx. Pendant cette période, le secteur de l’énergie est devenu la principale source d’émission de SO2 devant l’industrie, tandis que pour les NOx, c’est désormais le secteur des transports qui devance l’industrie. Quant à l’ammoniac, il n’existe des estimations officielles et fiables qu’à partir de 1990. Entre 1990 et 1994, la totalité des émissions de NH3 en Europe a diminué de 8% environ, l’agriculture et la sylviculture demeurant les principaux responsables de cette pollution (Figure 2Figure 3 et Figure 4).

Les effets de l’acidification varient géographiquement et dépendent d’une combinaison de deux facteurs: la quantité de dépôt (sec et humide) et la sensibilité naturelle du récepteur en question (sol et eau). Les effets de l’acidification peuvent être classés comme suit :

  1. les effets sur les sols et les forêts ainsi que sur les écosystèmes terrestres connexes (l’acidification du sol conditionne souvent l’acidification de l’eau);
  2. les effets sur les eaux de surface et les eaux souterraines ainsi que sur les écosystèmes aquatiques connexes;
  3. les autres effets, tels que a) la détérioration des matériaux de construction dont des objets du patrimoine culturel, essentiellement imputable au dioxyde de soufre gazeux ou b) les risques pour la santé, qui résultent de la mobilité accrue de divers métaux nocifs tels que l’aluminium, le mercure, le cuivre, le zinc, le cadmium ou le plomb (encadré1).
Seuls les effets sur les sols et les forêts seront abordés dans le présent chapitre.

Outre leur contribution à l’acidification, les émissions de SO2, NOx et NH3 sont en partie responsables des problèmes environnementaux suivants:

  1. l’effet de serre: les NOx contribuent, avec d’autres gaz (composés organiques volatils, méthane, monoxyde de carbone), à la formation de l’ozone troposphérique (O3) que l’on qualifie également de "gaz à effet de serre";
  2. l'appauvrissement de la couche d’ozone: les NOx contribuent à l'appauvrissement de la couche d’ozone, ce qui a des effets nocifs sur la santé de l’homme, les matériaux et les écosystèmes;
  3. la dégradation de la qualité de l’air: les NOx et le SO2 sont en partie responsables de la dégradation de la qualité de l’air et de ses conséquences sur la santé de l’homme;
  4. les dépôts d’ammoniac: la fertilisation azotée a entraîné d'importantes modifications de la végétation naturelle des écosystèmes terrestres dans de grandes parties de l’Europe;
  5. l’eutrophisation: le dépôt atmosphérique d’azote est à l'origine d'une eutrophisation des écosystèmes terrestres, d’eau douce et marins, d'un lessivage accru de l’azote dans les eaux souterraines, les rivières et les lacs ainsi que de la modification de l'écosystème forestier.
La stratégie communautaire (COM (97) 88), bien qu'axée sur l’acidification (en tant que dépôts acides), aura donc des incidences plus vastes. Une réduction des substances acidifiantes aura des effets bénéfiques sur la santé et la qualité de l’air, tout en contribuant à réduire l’eutrophisation (Encadré 2 et Encadré 3).

Contribution de l’agriculture à l’acidification

Les pratiques agricoles contribuent essentiellement aux émissions de NH3, dont elles sont responsables à 95%. En Europe, la volatilisation des déjections animales constitue la principale source agricole d’émission d’ammoniac (plus de 80%). On estime que 10% à 20% des émissions de NH3 proviennent de la volatilisation de l’ammoniac émanant des engrais azotés et des cultures fertilisées 1 (tableau 1). Les émissions dues aux "cultures non fertilisées" sont négligeables.

La carte ci-dessous, qui indique la répartition des émissions de NH3 en 1990 (les données au niveau sous-régional ne sont disponibles que pour 1990), montre que les émissions les plus importantes de NH3 (soit plus de 7 t/km²), sont enregistrées aux Pays-Bas, en raison de l’élevage intensif, et dans le nord de l’Italie du fait de l’utilisation massive d’engrais (Carte 1).

Émissions d’ammoniac provenant de l’élevage

Les émissions d’ammoniac provenant de l’élevage sont dues aussi bien aux animaux en stabulation qu’aux animaux en pâturage. En ce qui concerne le bétail en stabulation, on peut distinguer les émissions qui proviennent directement des bâtiments de celles qui émanent du stockage et de l’épandage des effluents d’élevage. Toutefois, on observe de grandes différences entre les pays de même qu’au sein des principales espèces animales : bovins, ovins, porcins et volailles (encadré 4).

Les émissions d’ammoniac provenant des cheptels dépendent de divers facteurs, tels que:

  • les caractéristiques des effluents d’élevage (eux-même tributaires de l’alimentation de l’animal – de sa teneur en azote par exemple –, ainsi que de l’espèce, de l’âge et du poids de l’animal) ;
  • l’efficacité de la conversion de l’azote, présent dans les aliments, en azote dans la viande, le lait et les œufs, et de la quantité d’azote exportant par les effluents d’élevage ;
  • le système de stockage (par exemple, fosse à lisier ouverte ou couverte) ;
  • la proportion de temps passé par les animaux à l’intérieur ou en pâturage ;
  • les propriétés du sol, telles que le pH, la capacité d’échange de cations, la teneur en calcium, la teneur en eau, le pouvoir tampon ou la porosité ;
  • les conditions météorologiques comme les précipitations, la température, l’humidité et la vitesse du vent ;
  • la méthode et la dose d’épandage des effluents d’élevage, dont pour les terres arables le temps écoulé entre l’épandage et le labour.
Compte tenu de la difficulté à trouver des données quantitatives sur tous les facteurs mentionnés ci-dessus, nous avons résumé les résultats afin de fournir des facteurs d’émission "moyens" par animal, à chaque étape de l’émission ainsi que pour les principaux types de gestion et d’espèces animales (encadré 5). Les émissions totales d’ammoniac sont ensuite rapportées au nombre d’animaux dans chaque pays (figure 5).

Émissions d’ammoniac provenant de l’utilisation d’engrais

Les émissions d’ammoniac provenant des engrais azotés minéraux appliqués aux terres agricoles dépendent du type d’engrais utilisé, du type de sol (notamment de son pH), des conditions météorologiques et du moment d’application par rapport à la couverture végétale. Les émissions d’ammoniac dues à la fois à la croissance et à la décomposition des végétaux fertilisés (émissions des cultures) sont en général étroitement liées aux quantités d’engrais azotés utilisées. Les cultures non fertilisées ne produisent que des émissions d’ammoniac négligeables, à l’exception des légumineuses fixatrices d’azote, qui, par leur feuillage et leurs feuilles en décomposition, peuvent émettre des quantités d’ammoniac similaires à celles des cultures fertilisées.

Des informations sur les émissions directes d’ammoniac provenant des cultures à la suite de l’utilisation d’engrais sont disponibles pour l’année 1994. On sait que le feuillage des végétaux émet et absorbe de l’ammoniac, mais les estimations d’émissions nettes sont beaucoup plus incertaines. Même si les émissions de composants provenant du feuillage des cultures ont été estimées (ECETOC, 1994), dans la pratique, il s’avère souvent difficile de séparer les émissions provenant directement des engrais de celles émanant des végétaux, car elles dépendent toutes deux de l’apport d'azote des engrais. De même, les estimations des émissions d’ammoniac provenant des cultures agricoles en décomposition sont extrêmement incertaines, d’autant que les émissions de cette source sont très variables (Figure 6).

Néanmoins, les agriculteurs sont davantage sensibilisés et modifient actuellement leurs pratiques de fertilisation en réduisant les doses d’application ainsi qu’en recourant à des méthodes d'épandage plus précises et à des techniques différentes de gestion des cultures (telles que les pratiques de l’agriculture biologique qui préconisent la mise en jachère des terres et la culture régulière de légumineuses en vue de fixer l’azote de l’air et donc de diminuer l’utilisation d’engrais azotés, ou encore la culture en hiver d’engrais verts en tant que "culture piège à nitrates", afin de fournir un sol de couverture et de prévenir le lessivage de l’azote) 2 (encadré 6).

Impact de l’acidification sur l’agriculture et la sylviculture

Les principaux effets de l’acidification sur l’agriculture et la sylviculture sont dus au dépôt de substances acidifiantes. Selon les chiffres du Programme européen de contrôle et d’évaluation du transport à longue distance des polluants aériens (EMEP), le dépôt total de composés de soufre dans les pays participant au EMEP a diminué de 34%, celui d’azote oxydé (provenant des émissions de NO) de 9% et celui des composés d’azote réduit (provenant des émissions de NH3) de 12% entre 1985 et 1995 (Air Pollution in Europe, AEE, 1997). Les réductions de dépôt sont généralement la conséquence d’une diminution des émissions.

Une autre incidence, que nous ne traiterons pas ici mais qui ne doit pas être ignorée, a trait aux problèmes économiques imputables à l’augmentation considérable de la charge de travail et des coûts en vue de réparer les dommages matériels causés à l’agriculture et à la sylviculture.

Impact sur les sols

L’acidité des sols est influencée par un ensemble complexe de transformations chimiques, physiques et biologiques. Tous ces processus sont naturels, mais peuvent être renforcés par les émissions de composés qui résultent de l'activité de l'homme et qui sont susceptibles de se disperser sur de longues distances. Six mécanismes contribuent à l’acidification du sol 3 :

  1. les processus naturels, tels que la dissociation des acides carboniques et organiques associée au lessivage des bases par la pluie;
  2. appauvrissement des sols en cations basiques après la récolte;
  3. l’utilisation inconsidérée d’engrais azotés;
  4. le boisement avec des conifères;
  5. le drainage des sols marécageux;
  6. la fixation des dioxyde de soufre (SO2), oxydes d’azote (NOx) et ammoniac (NH3) atmosphériques provenant essentiellement du secteur de l’énergie, de l’industrie, des transports et de l’élevage des animaux.

L’acidification réduit considérablement la fertilité des sols, essentiellement en affectant leur biologie, en décomposant les matières organiques et en provoquant la perte de substances nutritives. L’utilisation accrue d’engrais 4 ces dernières décennies a entraîné une aggravation de l’acidification, en raison notamment de l’application directe d’ammoniaque liquide. De plus, l’acidification des sols est un facteur déterminant de la libération de cations tels que le fer, l’aluminium, le calcium, le magnésium ou les métaux lourds (qui sont présents dans le sol en quantités significatives, mais qui sont généralement très peu mobiles). Cela a pour effet de réduire le pouvoir tampon des sols (par la décomposition des minéraux argileux) et, partant, de modifier leur capacité à neutraliser l’acidité. Ce phénomène se produit notamment sur les sols dotés d’un faible pouvoir tampon et constitue un problème grave car irréversible. Le chaulage peut contrebalancer cet effet, mais peut avoir des conséquences néfastes sur le faune et la flore du sol.

Enfin, l’acidification des sols est étroitement liée à l’acidification de l’eau, qui peut affecter la vie aquatique, les eaux souterraines et l’approvisionnement en eau potable qui y est lié.

Impact sur les forêts

La défoliation et la perte de vitalité des arbres sont généralement reconnues comme des symptômes de l’impact croissant de l’acidification sur les forêts. Différentes hypothèses ont été émises pour expliquer ce phénomène:

  1. des agressions multiples;
  2. l’acidification des sols et la toxicité de l’aluminium;
  3. l’interaction entre l’ozone et le brouillard acide;
  4. les carences en magnésium;
  5. la fixation excessive d’azote.

Toutefois, on ne peut pas établir de manière automatique une relation de cause à effet entre les pluies acides, qui entraînent le dépassement de la charge critique, et la réduction observée du feuillage. Ainsi, même si l’on estime que le déclin des forêts des zones montagneuses d’Europe centrale est dû à l’acidification des sols ainsi qu’à de fortes concentrations d’ozone et de dioxyde de soufre dans l’air ambiant, dans les pays nordiques, il s’avère impossible de relier ce phénomène à une quelconque forme d’acidification d'origine anthropogénique. En réalité, même dans les régions où les dépôts de substances acidifiantes ont diminué, la défoliation des arbres s’est accrue.

Afin d’illustrer l’ampleur de ce problème, le tableau 2 reprend des données sur la défoliation ("fraction d’aiguilles ou de feuilles perdues") dans les pays de l’UE. Certaines différences dans le niveau de dégradation à travers les frontières nationales peuvent s'expliquer en partie par les diverses normes utilisées, mais cette restriction n’affecte pas la fiabilité des tendances dans le temps.


1 Asman, 1992
2 Environnement en Europe, DOBRIS, AEE, 1995
3 Environnement en Europe, évaluation DOBRIS, AEE, 1995
4 Voir le chapitre sur “L’azote en agriculture”.


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