N2O : gaz à effet de serre

Le protoxyde d’azote (N2O) est un gaz à effet de serre (GES) produit naturellement par les écosystèmes, mais aussi par les activités humaines agricoles et industrielles (la concentration de l’atmosphère en N2O a augmenté de 18% depuis la révolution industrielle). Malgré sa faible concentration dans l’atmosphère, ce gaz participe activement à l’effet de serre : son potentiel de réchauffement global sur un siècle est d’environ 300 fois celui du dioxyde de carbone (CO2), ce qui signifie que 1 kg de N2O émis dans l’atmosphère équivaut à l’émission de près de 300 kg de CO2.

Un gaz très lié à l’activité agricole

En France, les émissions de N2O dues aux activités humaines représentent près de 16 % de l’effet de serre anthropique. L’agriculture est responsable d’environ 72 % des émissions de N2O et est ainsi le principal secteur économique émetteur de ce gaz.

La volonté politique et sociétale de maîtriser les émissions de GES impose donc de maîtriser les émissions de N2O, en particulier dans le secteur agricole où elles sont très mal estimées.

Pour y parvenir, il est essentiel de connaître :

 les mécanismes biophysiques à l’origine de ces émissions,

 les quantités émises dans diverses conditions de sol et de climat,

 comment les pratiques agricoles interagissent avec ces mécanismes.

Emissions directes et indirectes

Il convient de prendre en compte les deux formes d’émissions de N2O liées aux activités agricoles :

 les émissions « directes » (pertes de N2O au niveau de la parcelle, que l’on peut directement mesurer) ;

 les émissions « indirectes » (pertes de N2O au niveau des écosystèmes naturels, générées par des transferts d’azote depuis les surfaces agricoles vers ces zones naturelles, comme le lessivage des nitrates. Ces émissions indirectes de N2O sont plus difficiles à estimer).

Dénitrification et nitrification à l'origine du N2O des sols

Dans les sols, la production de N2O provient de la transformation de l’azote réactif par les microorganismes du sol. Le principal mécanisme est la dénitrification, transformation biologique des nitrates (NO3-) en diazote (N2) en milieu dépourvu d’oxygène : le N2O est un composé intermédiaire dans la chaîne de réduction qui va de NO3- à N2. Un autre mécanisme biologique peut également produire du N2O dans les sols : la nitrification (transformation de l’ammoniac en nitrates) ; cette production s’observe surtout dans les sols faiblement humides et de pH alcalin. Certains microorganismes du sol sont capables de dégrader le N2O en N2 au cours de la dernière étape de la dénitrification. L’intensité des émissions nettes de N2O est donc la résultante du fonctionnement des mécanismes de production et de consommation de N2O dans les sols.

Améliorer les méthodes de mesure

Une méthode de mesure par défaut peu précise

Pour estimer les émissions de N2O par les sols cultivés, la démarche la plus commune est d’utiliser les facteurs d’émission proposés par la littérature : ils sont exprimés en kg de N-N2O émis par kg de N apporté, et traduisent un lien avec la pratique de fertilisation azotée. C’est la méthode actuellement proposée par défaut (Niveau 1) par le GIEC*  pour l’établissement des inventaires nationaux d’émissions. Ce lien très grossier conduit à des estimations avec une forte incertitude. Par ailleurs, avec une telle approche la seule voie envisageable pour réduire l’émission de N2O est de réduire l’apport d’azote. D’autres leviers existent pourtant, comme les modalités de fertilisation (formes d’engrais et dates d’apport), le travail du sol, l'optimisation de l’irrigation et la gestion des matières organiques exogènes.

* GIEC : Groupement d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat

Produire des données pour des mesures adaptées aux conditions françaises

Ces facteurs d’émissions peuvent être adaptés pour chaque pays lors de la réalisation de son inventaire national afin d'obtenir des valeurs plus précises (Niveau 2 et 3 du GIEC). Ces adaptations sont possibles à condition qu’elles soient dûment justifiées par des références expérimentales ayant une signification statistique bien établie. On ne dispose pas actuellement de telles références agronomiques pour la France. Ce déficit est notamment lié à la complexité d’effectuer des mesures d’émission de N2O et à leur coût. Constituer une telle base de données est essentiel pour évaluer les émissions de N2O par l’agriculture, et les potentiels de réduction par des pratiques agronomiques adaptées aux contextes pédoclimatiques de la France.