Volatilisation des engrais organiques
Les produits riches en azote ammoniacal, comme les lisiers ou les digestats, peuvent perdre une part importante de leur azote dans l'air dans les heures qui suivent l'épandage. Voici les mécanismes en jeu, les facteurs qui aggravent les pertes et les leviers pour les réduire.
Un mécanisme chimique à la surface du sol
L'azote des engrais et des effluents d'élevage se trouve en partie sous forme ammoniacale (NH₄⁺). À la surface du sol, une partie de cet ammonium se transforme en ammoniac (NH₃), un gaz qui passe dans l'atmosphère. Les lisiers apportent de grandes quantités d'azote ammoniacal et sont donc particulièrement exposés. Plus la teneur du produit en NH₄⁺ est élevée, plus les pertes potentielles sont importantes.
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Une cinétique rapide : tout se joue dans les premières heures
Le risque de volatilisation est maximal juste après l'épandage. Un essai conduit à Bignan (Morbihan) en 2011 dans le cadre du projet CASDAR VOLAT NH3 l'illustre bien. La concentration d'ammoniac dans l'air a été mesurée à 30 cm et à 1 m au-dessus du sol dans trois situations : un témoin sans apport, un lisier de porc laissé en surface et un lisier de porc enfoui immédiatement après l'épandage. Le lisier laissé en surface montre un pic de volatilisation très marqué dans les heures qui suivent l'apport
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Les quantités perdues sont loin d'être négligeables. Sur les 71 kg d'azote ammoniacal apportés, le lisier non enfoui en a perdu 46 kg, soit près des deux tiers. Avec un enfouissement immédiat, les pertes sont tombées à 7 kg, soit environ 10 % de l'azote ammoniacal apporté
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Les facteurs qui influencent les pertes
Les conditions météorologiques
La volatilisation augmente avec la température, surtout au-delà de 10 °C. Le vent et un sol sec l'accélèrent aussi fortement. Plus le produit est exposé à l'air, plus il perd d'ammoniac. À l'inverse, une humidité relative de l'air élevée limite les pertes. Il est donc préférable d'épandre par temps couvert et humide.
Le pH du sol et du produit
Un pH neutre à basique (supérieur à 6,5–7) favorise la transformation de l'ammonium en ammoniac. On considère généralement que le pH qui détermine la volatilisation se situe entre celui du produit organique et celui du sol.
Le pH du produit joue donc un rôle important. Il modifie le rapport entre NH₃ et NH₄⁺ dans le lisier : plus ce rapport est élevé, plus l'azote ammoniacal peut se volatiliser rapidement. C'est pourquoi certaines entreprises proposent des produits qui acidifient le lisier pour limiter les pertes.
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La teneur en matière sèche du produit
La teneur en matière sèche des produits liquides est déterminante, car elle conditionne leur infiltration dans le sol. Un lisier liquide, pauvre en matière sèche, s'infiltre vite et perd peu d'ammoniac. Il faut donc être beaucoup plus vigilant avec les lisiers et digestats riches en matière sèche, qui restent plus longtemps en surface.
Les leviers pour limiter la volatilisation
Incorporer vite
Comme les pertes se concentrent dans les premières heures, le délai entre l'épandage et l'incorporation est décisif. Plus on attend, plus la part d'azote perdue augmente
Incorporer bien : le choix de l'outil et la profondeur
Tous les outils n'enfouissent pas aussi bien. Il faut chercher une incorporation homogène sur au moins 5 à 8 cm de profondeur.
Dans une revue bibliographique internationale, Sommer et Hutchings (2001) arrivent aux mêmes conclusions. Les déchaumeurs à dents ou à doigts, conçus pour travailler seulement les pailles, sont bien moins efficaces que les outils animés ou à disques. Travailler au-delà de 5 cm de profondeur améliore nettement l'efficacité de l'enfouissement. Les auteurs montrent aussi qu'un épandage sur un sol déjà travaillé favorise l'infiltration du lisier et réduit les pertes.
Adapter la méthode d'épandage
Le choix de la technique d’épandage joue un rôle essentiel dans la limitation des pertes d’azote par volatilisation ammoniacale. Plus le lisier est déposé rapidement et précisément à proximité du sol, moins il est exposé à l’air et aux conditions météorologiques susceptibles de favoriser les pertes.
Les essais publiés dans la revue de l’AFPF montrent que, lors de conditions météorologiques défavorables, le choix du matériel d’épandage peut contribuer à réduire significativement les pertes. Sur prairie, les émissions d’ammoniac peuvent être fortement limitées lorsque le lisier est appliqué de manière à réduire au maximum son contact avec l’air. La taille des gouttelettes ainsi que la distance entre le dispositif d’épandage et la surface du sol csont deux facteurs déterminants.
Les systèmes à pendillards ou à patins, ainsi que les enfouisseurs à disques ou à dents, figurent parmi les techniques les plus efficaces. Le lisier est déposé directement au sol, voire légèrement incorporé, ce qui permet de réduire fortement son exposition à l’air. Le pendillard permet ainsi de limiter les pertes par volatilisation d’au moins 50 % par rapport à une buse qui projette le lisier dans l’air.
À l’inverse, les buses à palette orientées vers le haut sont peu coûteuses, mais présentent un intérêt limité en matière de réduction des pertes. Le lisier est projeté en hauteur avant de retomber sur le sol, ce qui augmente considérablement le temps de contact avec l’air. La formation de fines gouttelettes accroît également la surface de contact avec l’atmosphère et favorise ainsi la volatilisation de l’ammoniac.
La buse à palette orientée vers le bas constitue une solution simple et peu coûteuse. En projetant le lisier directement vers le sol, elle réduit déjà les pertes par rapport à une buse orientée vers le haut, notamment lorsque les conditions météorologiques sont favorables. En revanche, lorsque les conditions sont défavorables, les pertes par volatilisation peuvent rester importantes.
La buse oscillante constitue un compromis intéressant. Elle produit des gouttelettes plus importantes, réduisant ainsi la surface de contact entre le lisier et l’air.
Les rampes d’épandage équipées de pendillards ou de patins permettent quant à elles de déposer le lisier directement sur le sol, sous forme de lignes espacées d’environ 25 cm. Cette technique limite fortement les pertes par volatilisation, y compris lorsque les conditions météorologiques sont moins favorables.
Enfin, l’enfouisseur à disques permet de réduire les pertes par volatilisation à un niveau très faible, voire minimal, en incorporant directement le lisier dans le sol. Son utilisation présente toutefois des limites sur prairie, notamment en raison des sillons créés par les disques, qui peuvent favoriser le développement de mauvaises herbes et dégrader temporairement la couverture végétale.
Bibliographie
RMT Élevages et Environnement. Valorisation des effluents d'élevage (brochure). [Année et éditeur à préciser.]
Projet CASDAR VOLAT NH3. Essai de Bignan (56), 2011. Cité dans [1].
Sommer S.G., Hutchings N.J. (2001). Ammonia emission from field applied manure and its reduction — invited paper. European Journal of Agronomy, 15(1), 1–15.
IF. Paab, Université de Bonn.
“La fertilité des sols dans les systèmes fourragers”, Affiche scientifique présentée aux Journées de l’A.F.P.F., les 8 et 9 avril 2015
