L'essentiel

Le protoxyde d'azote (N₂O) est l'un des deux principaux gaz à effet de serre émis par l'agriculture, avec le méthane. Avec 122.000 tonnes émises soit près de 90% des émissions nationales, l'agriculture en est le principal secteur émetteur. Il est généré principalement par l'épandage des déjections d'élevage et l'utilisation des engrais azotés, soit directement au sol, soit indirectement via la volatilisation de l'ammoniac et le lessivage des nitrates. Ces émissions sont liées aux mécanismes de dénitrification et de nitrification qui interviennent à tous les stades du cycle de l'azote. Elles font l'objet d'une comptabilité dans les inventaires d'émission des gaz à effet de serre ou des analyses de cycle de vie (ACV), toutefois leur estimation précise est difficile compte tenu de la sensibilité de ces mécanismes à de nombreux facteurs locaux.

Pour aller plus loin

Les émissions de N₂O de l'agriculture

Selon le CITEPA, en 2017 l'agriculture contribue majoritairement aux émissions nationales de N₂O (87%). Les 122 kt émises représentent 36,6 millions de tonnes CO₂ équivalent, avec un PRG de 298 pour le N₂O.

Elles sont liées essentiellement à l'apport d'azote sur les sols (71 kt) : engrais azotés (35 kt), azote excrété à la pâture (27 kt), engrais et amendements organiques (9 kt, incluant l'épandage des déjections d'élevage). Ces émissions ont lieu dans le sol par réactions de nitrification-dénitrification.

La seconde source majeure est constituée des émissions dites indirectes (40 kt). Celles-ci sont dues également à des réactions de nitrification-dénitrification, mais à partir des émissions des nitrates lixiviés dans l'eau ou d'ammoniac volatilisé puis redéposé au sol.

La troisième source est due aux réactions de nitrification-dénitrification lors du stockage des déjections d'élevage (8 kt).

La baisse des émissions constatée s’explique par une moindre utilisation de fertilisants azotés minéraux et une diminution du cheptel bovin engendrant une réduction à la fois de l’azote excrété à la pâture et de l’azote organique à épandre.

Les élevages génèrent donc directement 44 kt de N₂O soit 30% de plus que les engrais minéraux.

Les émissions indirectes sont difficilement attribuable à une source particulière. Le lessivage de l'azote est estimé par bilan, il découle du solde excédentaire des apports d'azote comparés aux exportations par les plantes. Les mécanismes de volatilisation interviennent au niveau des bâtiments d'élevage, ou lors de l'épandage. Les "autres émissions de cultures" proviennent donc en première approche autant des élevages que des apports d'engrais minéraux.

Facteurs d'émission du N₂O

Les inventaires d'émissions de N₂O, les calculateurs d'émissions agricoles et les analyses de cycle de vie, utilisent des coefficients d'émission normatifs, comme ceux proposées par le GIEC dans ses lignes directrices pour les inventaires nationaux [IPCC, 2006].

• Emissions au sol : selon les lignes directrices du GIEC, 1% de l'azote épandu est volatilisé sous forme de N₂O.
• Redéposition du NH₄ : une grande partie de l’azote émis sous forme de NH₃ fait l’objet d’une déposition atmosphérique. Cette déposition se fait soit sous forme solide et proche du lieu d’émission, soit sous forme liquide de façon délocalisée (combinaison avec une molécule d’eau et formation d’acide nitrique, responsable des phénomènes de pluies acides). 1% de l’azote émis sous forme de NH₃ est donc par la suite converti en N₂O par nitrification/dénitrification.
• Lessivage des nitrates : les nitrates qui ne sont pas assimilés par les cultures ou immobilisés dans le sol risquent le lessivage. Ce phénomène a lieu notamment au cours de la période hivernale, lorsque les pluies ne sont pas compensées par l’évaporation et l’évapotranspiration des sols. À l’échelle nationale, environ 30% de l’azote apporté au sol lessivé. On considère que 0,75% des nitrates ainsi lessivés sont convertis en N₂O au cours d’une réaction de dénitrification

Le protoxyde d'azote est un composé intermédiaire dans la chaîne de dénitrification qui conduit du nitrate à l'azote atmosphérique. Ce phénomène a lieu de façon plus ou moins marquée selon les conditions : structure du sol, teneurs en matière organique et azote, formes d'azote, présence d'oxygène, d'eau, pH, température. Les facteurs d'émission utilisés dans les inventaires ou les analyses de cycle de vie ne donnent pas nécessairement une image réelle des émissions compte tenu des nombreux facteurs en jeu.

Voies de réduction des émissions de N₂O

[Pellerin, 2013] cite parmi les principales actions clé de réduction des émissions de protoxyde d'azote en agriculture :

• mieux utiliser les engrais minéraux et augmenter les ressources organiques
• accroître la part des légumineuses en grandes cultures et dans les prairies temporaires
• introduire plus de cultures intermédiaires
• réduire les apports protéiques dans les rations animales