Contribuant aux rendements, les engrais minéraux et organiques pourraient aider à stocker du carbone à condition de retrouver un cercle vertueux en agissant sur tous les leviers, de la production à l’utilisation et le pilotage de la fertilité biologique des sols.
La croissance des rendements en lien avec l’usage des engrais aurait dû augmenter mécaniquement le stockage du carbone dans les sols du fait de la hausse conjointe de la production de biomasse sous forme de résidus de culture. Cependant, les sols agricoles ont subi une tendance assez générale de perte de leurs taux de matière organique au cours des dernières décennies. Et les engrais azotés contribuent aujourd’hui pour une grande part aux émissions nettes de gaz à effet de serre des grandes cultures. À eux seuls, ils comptent ainsi pour près de 5 % des émissions globales planétaires dont les deux tiers au champ et un tiers lors du processus de fabrication. En France, on estime que la fertilisation azotée représente 80 % de l’empreinte carbone des cultures (60 % au champ et 20 % à la production).
Éviter les pertes
Les problèmes environnementaux de l’usage des engrais ne sont pas tant liés directement à leur usage qu’à la part de l’azote perdue dans l’environnement par lessivage ou volatilisation. Les pertes par lessivage entraînent en effet une acidification accrue des sols et un risque pour la qualité des eaux, tandis que la volatilisation est une source d’émission de protoxyde d’azote (N₂O), un puissant gaz à effet de serre. L’azote efficace _ celui qui est absorbé par la plante pour produire des protéines et qui est intégré dans les tissus végétaux _ contribue au contraire à produire de la biomasse qui pourrait alimenter un cercle vertueux de stockage du carbone dans les sols. Améliorer l’efficacité de l’azote minéral est donc un enjeu majeur pour équilibrer les systèmes de grandes cultures sur le plan environnemental et plusieurs leviers sont à activer en ce sens.
La santé des sols joue ici un rôle central pour faire en sorte de gagner la course sur le lessivage et la volatilisation de l’azote. Un sol vivant et bien structuré permet des enracinements rapides et profonds avec des cultures capables de capter un maximum de nitrates sur le trajet de l’écoulement. La mise en œuvre des pratiques de fertilisation a ensuite toute son importance. Les outils d’aide à la décision permettent d’apporter les bonnes doses aux bons moments et aux bons endroits en ayant recours, par exemple, à la modulation intraparcellaire. La Commission européenne estime que les outils de précision pourraient abaisser de 1,5 à 2 % les émissions agricoles de l’Union européenne. Dans les formes d’engrais choisies, l’ammonitrate est reconnu pour avoir un meilleur coefficient d’efficacité. La solution azotée ou l’urée sont plus sensibles aux pertes. Lorsque c’est possible, il est conseillé d’enfouir ces engrais pour en améliorer l’efficience. Le recours à des inhibiteurs est reconnu pour éviter une partie des pertes dans l’environnement. Cependant, l’impact de certaines formes couramment utilisées de ces inhibiteurs sur la biologie des sols et même des plantes est parfois questionné (avec un effet négatif sur la synthèse des protéines et des enzymes). Des technologies d’inhibition plus favorables à la biologie des sols émergent. Entre autres, le groupe Tessenderlo-Kerley présente son double inhibiteur de solution azotée à base de soufre et d’ammonium _ le « Thiosul » _ comme ayant « un pouvoir antioxydant bénéfique » pour la fertilité globale des sols. Le groupe InVivo s’est aussi démarqué cette année avec le développement du produit Fertiroc sous forme liquide à base de roche micronisée qui améliore également d’environ 20 % l’efficacité de l’utilisation de l’azote.
Haro sur le « carbone blanc »
Le chaulage (amendement calcique) corrige l’acidité du sol, mais libère en même temps du CO₂. Chaque tonne de carbonate de calcium (CaCO₃) ainsi épandue pourrait émettre un maximum de 440 kg de CO₂. Cette source de « carbone blanc » a jusqu’ici très peu été prise en considération dans les bilans de gaz à effet de serre de l’agriculture. D’ailleurs, nos agricultures ont besoin de solutions pour apporter du calcium et tamponner l’acidité des sols (notamment pour améliorer justement l’efficacité de l’azote et limiter l’acidification induite par les pertes d’azote). Des solutions pourraient être trouvées par l’utilisation de poudres de roches comme le basalte qui auraient en outre l’avantage de pouvoir se carbonater et donc de piéger du carbone.
Respecter la « stœchiométrie »
Outre l’évitement des pertes, l’enjeu est aussi de pouvoir transformer les apports (minéraux et organiques) aux sols en de véritables outils de piégeage du carbone. C’est tout le sens de la pensée développée dans le livre « Agriculture et biomimétisme » de l’agronome Francis Bucaille, paru en 2025. Selon lui, le stockage efficace du carbone dans les sols est en grande partie dépendant du respect des bonnes proportions « stœchiométriques » des éléments carbone, azote, phosphore et soufre apportés. Les proportions doivent être plus ou moins les mêmes que celles des micro-organismes et de l’humus des sols. Sans quoi les conditions sont limitantes pour le processus de stockage de la matière organique apportée (résidus et autres). Celle-ci est alors respirée par les microbes jusqu’à mise à disponibilité des minéraux nécessaires. Il se peut aussi que les micro-organismes « minent » les éléments manquants dans la matière organique stable. Dans les deux cas, ces processus s’opposent à une bonne efficacité du stockage du carbone dans les sols et peuvent même émettre du protoxyde d’azote (gaz à effet de serre), lorsque ce n’est pas l’azote qui est le facteur limitant.
« Le stockage durable du carbone exige une gestion conjointe du carbone, de l’azote ,du phosphore et du soufre via un apport direct des minéraux déficients », explique l’agronome. Pour stocker du carbone dans les sols, Francis Bucaille préconise également la « revitalisation des sols » pour retrouver une activité fongique capable de séquestrer du carbone avec une plus grande plasticité du point de vue de la stœchiométrie.
Des graminées inhibitrices
Certaines graminées exsudent naturellement des composés biologiques inhibant la nitrification microbienne (composés dits BNI) du sol et améliorant ainsi l’efficacité de la nutrition azotée, comme le ferait un inhibiteur du commerce destiné à additiver l’engrais. Un article scientifique, paru en 2025 dans la revue Rhizosphere, explore comment ces caractères pourraient présenter de l’intérêt pour des cultures majeures comme le sorgho, le riz, le blé ou le maïs… Le programme européen ExuRoots étudie les exsudats racinaires de génotypes de blé et de maïs pour identifier les composés BNI et évaluer leur potentiel, notamment sous stress hydrique.
