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07/05/2019

Rôle majeur des tropiques dans l'augmentation récente de la pollution azotée globale

Un article récent de Nature Communications est consacré à l'évolution à long terme des stocks et flux d'azote au niveau mondial, à l'aide de simulations effectuées avec le modèle global terre-biosphère LM3-TAN (Terrestrial and Aquatic Nitrogen). Prenant les bassins versants comme unité d'analyse, les chercheurs se sont notamment intéressés au rôle modulateur des stocks d'azote dans la dynamique des émissions. Selon leurs simulations, les régions tropicales sont aujourd'hui une source majeure des émissions mondiales d'azote réactif (56 % de la pollution globale), en dépit de flux entrants (ex. : engrais) plus limités qu'en zones extra-tropicales. Ceci s'explique par le relargage des stocks d'azote accumulés depuis plusieurs siècles, à cause du changement d'usage des sols (déforestation, expansion agricole) qu'ont connu récemment ces bassins versants tropicaux. En revanche, dans les autres régions, les sols constituent aujourd'hui des puits nets d'azote.

Indice de perte d'azote (Nitrogen Loss-Index, ratio entre flux sortants et flux entrants d'azote au niveau du sol) : a) évolution sur la période étudiée, b) moyenne et c) écart-type pour les 159 principaux bassins versants sur 1976-2005

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Source : Nature Communications

Source : Nature Communications

11:32 Publié dans Agronomie, Environnement | Lien permanent | Tags : sols, azote, tropique, pollution azotée |  Imprimer | | | | |  Facebook

18/04/2019

Analyse du cycle de vie de la production de viande bovine aux États-Unis

Une estimation de l'empreinte environnementale de la production de viande bovine aux États-Unis a été publiée, dans le numéro de février 2019 d'Agricultural Systems, par des auteurs issus de l'USDA, de la National Cattlemen's Beef Association et de l'université de l'Arkansas. Alors que les défis sur le sujet sont nombreux, tant au niveau du marché intérieur qu'à l'exportation, les auteurs ont développé une méthode pour caractériser les systèmes de production et en évaluer les impacts environnementaux. Ils ont utilisé des données sur les caractéristiques et pratiques de 2 270 exploitations (enquêtes en ligne et visites de terrain), ainsi que des statistiques nationales. Ils ont également divisé le pays en sept régions, déterminées à partir des conditions climatiques et des pratiques d'élevage.

Découpage des États-Unis en sept régions, déterminé pour l'analyse de l'empreinte environnementale de la production de viande bovine

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Source : Agricultural Systems

Dans un premier temps, les auteurs identifient 150 systèmes de production représentatifs à l'échelle nationale. Ils utilisent l'Integrated Farm System Model pour simuler, au niveau de l'exploitation et pour plusieurs années climatiques, la production d'aliments et leur consommation, la croissance et la performance des animaux, les cycles de nutriments. Une analyse de cycle de vie leur permet également d'évaluer, pour chaque système, l'utilisation des ressources et les émissions. La figure ci-dessous présente les résultats pour les trois principales phases de l'élevage bovin.

Contribution des trois principales phases d'élevage aux quatre catégories d'impact environnemental étudiées : émissions de gaz à effet de serre, utilisation d'énergie fossile et d'eau, pertes d'azote

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Source : Agricultural Systems

Dans un deuxième temps, une empreinte environnementale moyenne est simulée par région, en incluant les animaux issus de la production laitière. Elle ne permet pas de mettre en évidence des tailles ou systèmes de production plus efficaces, car cette efficacité dépend de nombreux paramètres, comme par exemple, pour les émissions de N2O, le type de bâtiments, de sols, le régime des précipitations, la fertilisation azotée, etc. Enfin, les auteurs utilisent les valeurs régionales pour déterminer les impacts nationaux, à partir du nombre d'animaux par État (74 % provenant de trois régions – Northern et Southern Plains, Midwest). Ils estiment ainsi que, par kg équivalent carcasse produit, 21,3 kg de CO2équ sont émis, 155 g d'N sont perdus, 50 MJ d'énergie fossile et 2 034 L d'eau sont utilisés.

Les auteurs soulignent en conclusion que ces estimations représentent une base potentielle pour des évaluations de stratégies d'atténuation, et précisent que leurs travaux se poursuivent sur les phases suivantes (transformation, consommation, déchets, etc.), afin de fournir une analyse complète de l'impact environnemental de la viande bovine américaine.

Julia Gassie, Centre d'études et de prospective

Sylvain Maestracci, Conseiller agricole, Service économique de Washington, Ambassade de France aux États-Unis

Source : Agricultural Systems

14/01/2019

Agroecosystem Diversity, Gilles Lemaire, Paulo César de Faccio Carvalho, Scott Kronberg, Sylvie Recous (eds.)

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Si la modernisation des agricultures des pays industrialisés a permis d'accroître les rendements, elle s'est accompagnée de dégradations environnementales importantes, au point que la préservation des écosystèmes semble désormais passer par une réduction des volumes produits par hectare. Une telle option pourrait toutefois fragiliser la sécurité alimentaire mondiale. Dans un ouvrage rassemblant 28 contributions et intitulé Agro-Ecosystem Diversity, plusieurs chercheurs s'interrogent sur ce dilemme. Leurs réflexions reposent sur l'hypothèse selon laquelle les dégradations environnementales liées à l'agriculture résultent d’abord et avant tout de la simplification des agro-écosystèmes.

Les contributions sont organisées en six sections. La première est consacrée à l'analyse des cycles biogéochimiques et montre que ces derniers sont aujourd'hui largement dissociés. Les deux sections suivantes mettent en évidence les aménités générées par des agro-écosystèmes complexes : limitation de l'érosion, protection de la biodiversité, stockage du carbone, etc. La quatrième étudie les performances techniques de formes de production reposant sur des agro-écosystèmes complexes (agroforesterie, polyculture-élevage, agriculture biologique), et montre que celles-ci autorisent de hauts niveaux de production. Suivent plusieurs analyses socio-économiques relatives, notamment, aux leviers à mobiliser pour favoriser la diversification (paiements pour services environnementaux, prise en compte de l'incertitude, etc.). Enfin, la sixième section entend élargir la réflexion et prend en considération des éléments tels que l’alimentation, la gestion des ressources naturelles, l’histoire, etc.

Dans cette dernière partie figure une contribution basée sur la modélisation des systèmes agroalimentaires de 50 régions françaises et espagnoles, et des flux d'azote associés (voir à ce sujet un précédent billet sur ce blog). La situation actuelle montre d'importants déséquilibres, avec des régions excédentaires (zones d'élevage) et d'autres déficitaires (zones de cultures). Les auteurs imaginent ensuite un scénario alternatif, où prédominerait la polyculture-élevage biologique destinée à l'alimentation de la population locale. À condition de faire l'hypothèse d'une diminution des quantités de produits animaux consommées, un tel scénario apparaît envisageable. La question des modalités concrètes de mise en œuvre d'une telle transition n'est malheureusement toutefois pas abordée.

Flux d'azote associés aux systèmes agroalimentaires régionaux de la France et de l'Espagne selon deux scénarios

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Source : ScienceDirect

Mickaël Hugonnet, Centre d'études et de prospective

Lien : ScienceDirect

19/12/2018

Les flux d’azote et de phosphore, marqueurs des trajectoires socio-écologiques des systèmes de production agricole des régions françaises (1852-2014)

S’inscrivant dans la veine des travaux en écologie territoriale et publié dans le numéro d'octobre d'Agriculture, Ecosystems & Environment, cet article propose une lecture socio-écologique de l'agriculture française, à travers l’évolution des flux d'azote et de phosphore sur la période 1852-2014. L’approche du « métabolisme des territoires » consiste à caractériser, pour un espace donné, les relations entre activités humaines et processus naturels, à travers les flux de matière et d’énergie.

L’analyse s’appuie sur une modélisation biogéochimique des systèmes de production agricole (GRAFS), qui considère les échanges d'azote et de phosphore entre quatre compartiments : terres arables (dont prairies temporaires), prairies permanentes, cheptel animal et population. Grâce à des sources statistiques variées (Agreste, Insee, FAO, Gallica, SitraM, Unifa, etc.), ces flux, leur nature, leur provenance et leurs évolutions ont été estimés pour l'ensemble de la France, au niveau de 33 régions agricoles types, pour 22 dates entre 1852 (date des premiers apports d'engrais phosphatés) et 2014.

Les résultats obtenus mettent en évidence des performances environnementales variables selon les types de régions agricoles et leurs trajectoires d'intensification/spécialisation. Ils montrent aussi la dissociation progressive des systèmes de polyculture-élevage, dans les années 1960-90, avec le recours aux engrais chimiques, phénomène qualifié de « rift métabolique ». Dans la période plus récente, la baisse de la fertilisation chimique permet de diminuer les pertes en azote sur les terres arables et d'équilibrer les bilans phosphore. Cependant, selon les auteurs, la nature non renouvelable du phosphore importé, accumulé dans les sols, incite à envisager autrement la gestion de la fertilité à long terme : reconnexion de l'élevage avec les systèmes de culture, recyclage et valorisation des déchets urbains, etc.

Évolution, par type de système de production agricole en France, a) de la densité de cheptel, b) du rendement azoté des terres arables, c) des apports de fertilisants chimiques azotés, d) des bilans azotés des terres arables, e) des bilans phosphorés des terres arables

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Source : Agriculture, Ecosystems & Environment

Claire Bernard-Mongin, Centre d'études et de prospective

Source : Agriculture, Ecosystems & Environment

11/09/2017

L'augmentation des précipitations due au changement climatique risque d'aggraver la pollution azotée des cours d'eau

Bien que la pollution par les nitrates puisse être maîtrisée par de meilleures utilisation et gestion des terres cultivées, des chercheurs du Carnegie Institution for Science et de l'université de Princeton ont montré, dans une récente étude parue dans la revue Science, que ce sont surtout les changements de régime des précipitations qui contrôlent la quantité d'azote qui s'écoule des terres vers les cours d'eau. Les variations de ce régime induites par le changement climatique affecteront donc – toutes choses égales par ailleurs – le ruissellement de l'azote, augmentant ainsi le risque d'altération de la qualité de l'eau par eutrophisation.

Les auteurs ont exploité les projections de précipitations prévues par 21 modèles climatiques différents, détaillées spatialement à l'échelle hydrologique américaine à huit chiffres (dont l'unité correspond en France au « bassin versant »), sur des régions contiguës. Un scénario climatique de statu quo induirait une augmentation des précipitations totales et extrêmes, et conduirait à une amplification substantielle (en moyenne 19 %) de la charge totale d'azote fluvial aux États-Unis, en particulier dans le nord-est et la corn belt.

Changements prévus du flux d'azote total moyen dans les bassins hydrographiques continentaux des États-Unis pour le scénario climatique de statu quo

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(A) Flux d'azote total pour la période historique (1976-2005), en moyenne sur 30 ans et 21 modèles.

(B et C) Variation projetée du flux d'azote total moyen dans un avenir proche (2031-2060) et dans un avenir lointain (2071-2100) par rapport à la période historique : en pointillés, les bassins hydrographiques présentant une variation marquée du flux d'azote total (plus de la moitié des modèles prévoient un changement important et plus de 80 % sont d'accord sur le signe de changement) ; en blanc, les bassins hydrographiques présentant des projections incohérentes (plus de la moitié des modèles présentent un changement important, mais moins de 80 % des modèles sont d'accord sur le signe de changement) ; en couleur sans pointillés, les bassins versants restants. Les contours noirs soulignent le bassin supérieur du Mississippi Atchafalaya et la région nord-est.

Source : Science

La compensation de l'augmentation de la quantité d'azote rejetée dans les cours d'eau représenterait un défi considérable, nécessitant la réduction de 33 % en moyenne des apports globaux d'azote (principalement les engrais dans l'agriculture). Les résultats de l'étude sont propres aux États-Unis, mais les scientifiques ont aussi identifié l'Inde, la Chine et l'Asie du Sud-Est comme étant des régions à haut risque d'augmentation importante de la pollution azotée, due aux changements des régimes de précipitations.

José Ramanantsoa, Centre d'études et de prospective

Source : Science

11:17 Publié dans Agronomie, Climat, Environnement | Lien permanent | Tags : etats-unis, précipitations, engrais, azote |  Imprimer | | | | |  Facebook