Le cycle du phosphore

Pour aller plus loin

Technique

Les plantes absorbent le phosphore en puisant des ions phosphates du sol par leur système racinaire. Ces ions sont fournis par l'apport d'engrais, par la minéralisation des matières organiques contenant du phosphore (feuilles, fumiers, paille, compost, etc.), et par le sol.

L’essentiel

Le phosphore est peu abondant dans les roches et absent de l'atmosphère. Il s'agit d'une ressource géologique non renouvelable dont les réserves sont estimées entre 100 et 250 ans. Le phosphore est recensé comme l'une des 20 matières premières critiques, et la seule qui concerne l'alimentation.

Les plantes ne peuvent absorber que la forme ionique orthophosphate. Le phosphore est facilement adsorbé sur la phase solide du sol et les composés minéraux. Il peut également être immobilisé par l'activité biologique du sol. Les quantités dissoutes sont très faibles, et les échanges sont très lents. Pour ces raisons, le phosphore est peu mobile. On estime que 20% des apports d'engrais phosphorés sont utilisés par les plantes, le reste est mis en réserve dans le sol sous différentes formes, et rendu disponible les années suivantes par les mécanismes d'érosion, de minéralisation et de lessivage.

Le phosphore non assimilé par les plantes se retrouve dans l'environnement par lixiviation, érosion et ruissellement. Un excès dans les eaux de surface conduit à l'eutrophisation des milieux aquatiques.

Le recyclage du phosphore constitue un enjeu crucial, à la fois pour lutter contre la pollution et pour préserver les ressources non renouvelables.

Cycle du phosphore en agriculture 2

Pour aller plus loin

Sources de phosphore

Les apports aux sols proviennent :

  • des engrais minéraux,
  • de l'érosion hydrique ou éolienne des roches, et des remontées par les sources chaudes et le volcanisme,
  • du lessivage des sols cultivés et de la décomposition des matières organiques,
  • du recyclage via la faune marine (poissons, guano…) puisque les flux de phosphore aboutissent in fine dans les océans,
  • des effluents urbains et industriels,
  • et des cycles géologiques  sur le très long terme : sédimentation des matières phosphatées dans les fonds marins, genèse de roches phosphatées, et transformation en roches terrestres par orogénèse (tectonique des plaques).
CyclePhosphore

Formes du phosphore

Le phosphore peut se trouver dans différents états :

  • à l'état insoluble sous forme de phosphates de calcium, de fer ou d'aluminium (c'est son état naturel principal);
  • adsorbé par les minéraux (argiles…), sous des formes minérales cristallines (apatite, struvite) ou sous des formes organiques (phytates);
  • sous forme ionique soluble, la seule qui soit absorbable par les plantes.

Le phosphore évolue en permanence entre les formes fixées, adsorbées et solubles : minéralisation / organisation entre les formes organiques et les formes solubles (ioniques), adsorption / désorption entre les formes solubles et les formes labiles, et fixation / défixation entre les formes labiles et les formes fixées (adsorbées).

Les principales formes de phosphate

P2O5 : superphosphate

H3PO4 : acide phosphorique

HPO42-, H2PO4- : ions hydrogénophosphate et dihydrogénophosphate

PO43- : ion orthophosphate

Les différentes formes de phosphate minéral évoluent de l'une à l'autre selon les lois d'équilibre de dissociation :

H3PO4 ⇔ H2PO4- + H+ ⇔ HPO42- + 2H+ ⇔ PO43- + 3H+

Engrais phosphatés

Les engrais minéraux phosphatés sont tirés des gisements naturels de phosphate de calcium, dont les principaux sont présents en Chine, aux États-Unis, en Russie, au Moyen-Orient, et au Maghreb. Le Maroc possède à lui seul les 3/4 des réserves mondiales.

Il existe plusieurs formes de phosphates et plusieurs types commerciaux d'engrais phosphatés. Il est possible d'utiliser des phosphates naturels obtenus par broyage de phosphate brut, ou d’attaquer ce phosphate naturel à l'acide sulfurique pour former de l'acide phosphorique, qui est ensuite combiné avec d'autres matières minérales pour produire du superphosphate (P2O5), du phosphate d'ammoniac ou d’autres formes d’engrais phosphatés combinés.

La valeur agronomique d'une matière est souvent mesurée sur son équivalence en P2O5.