L'agriculture moderne est constamment à la recherche de solutions innovantes pour optimiser l'utilisation des nutriments et minimiser l'impact environnemental. Dans ce contexte, les engrais azotés avec inhibiteur d'uréase, notamment le N-(butyl) thiophosphorique triamide (NBPT), représentent une avancée significative. Ces produits sont conçus pour prolonger la disponibilité de l'azote pour les cultures, tout en réduisant les pertes par volatilisation, un phénomène particulièrement préoccupant avec les engrais uréiques.
Comprendre le Rôle de l'Azote Uréique et les Défis de sa Volatilisation
L'azote est un élément nutritif essentiel à la croissance des plantes, jouant un rôle crucial dans la synthèse des protéines et de la chlorophylle. L'urée est une forme courante d'engrais azoté, appréciée pour sa teneur élevée en azote. Cependant, immédiatement après l'application, l'urée entre en contact avec l'enzyme uréase, naturellement présente en quantités énormes dans le sol, produite par des champignons et des bactéries. Cette interaction provoque l'hydrolyse de l'urée en carbonate d'ammoniaque, entraînant une volatilisation rapide de l'ammoniac dans l'air. Ce processus est non seulement une perte économique pour l'agriculteur, mais il contribue également à la pollution atmosphérique, l'ammoniac étant un précurseur de microparticules. De plus, la libération de groupes d'hydroxyle (OH) lors de l'hydrolyse de l'urée peut entraîner une augmentation du pH du sol, ce qui peut affecter la disponibilité d'autres nutriments.
Le Mécanisme d'Action du NBPT : Un Inhibiteur d'Uréase Efficace
Le triamide N-(butyl) thiophosphorique (NBPT) est une molécule qui agit comme un inhibiteur de l'uréase. Son rôle est de freiner temporairement l'activité de cette enzyme. En inhibant l'uréase, le NBPT retarde la transformation de l'azote uréique en ammoniac. Cette stabilisation de l'azote sous forme d'urée permet à la molécule d'avoir plus de temps pour s'infiltrer dans le sol avant d'être hydrolysée. En conséquence, les pertes par volatilisation ammoniacale sont notablement diminuées, pouvant être réduites jusqu'à 50 %, un avantage particulièrement important dans les climats chauds et secs où la volatilisation est accrue. En ralentissant l'hydrolyse de l'urée, le NBPT réduit également la forte augmentation du pH du sol qui accompagne la libération d'ammoniac. Les inhibiteurs d'uréase sont des substances chimiques qui ralentissent l'activité de l'uréase naturelle du sol, offrant ainsi plus de temps à l'urée pour s'infiltrer dans le sol et réduire le pic de concentration d'ammoniac et le risque de volatilisation lors de l'épandage. Le Règlement européen a autorisé le N-(n-butyl) thiophosphorique triamide, utilisé aux États-Unis depuis le début des années 80, en 2008.
Les Avantages Agronomiques des Engrais avec NBPT
L'utilisation d'engrais enrichis en NBPT offre plusieurs avantages significatifs pour l'agriculture :
- Disponibilité prolongée de l'azote : Grâce à l'action du NBPT, l'azote reste disponible pour les plantes pendant une période plus longue. Cela permet aux cultures de satisfaire leurs besoins proportionnellement à tous les stades végétatifs critiques, assurant une alimentation continue et équilibrée.
- Rendement et qualité accrus : La meilleure gestion de l'azote se traduit par un rendement et une qualité des cultures accrus. Les essais menés par ARVALIS - Institut du végétal sur des produits comme le Nexen (urée solide avec NBPT) ont montré une efficacité (rendement et dose d'azote optimaux) et une efficience (CAU) équivalentes à l'ammonitrate, considéré comme la référence. Dans les situations où l'urée granulée se montrait moins performante que l'ammonitrate, l'ajout de NBPT a permis aux engrais comme le Nexen de maintenir leurs performances. Les engrais avec NBPT donnent des résultats équivalents à l'ammonitrate dans la réduction des pertes par volatilisation, selon Mathilde Lejards, ingénieur régionale à Arvalis. Les effets sont positifs sur le rendement, notamment en sols calcaires.
- Moins d'interventions et de dosages : L'efficacité améliorée de l'azote peut potentiellement réduire le nombre d'applications d'engrais et les dosages nécessaires, optimisant ainsi les coûts et la charge de travail pour les agriculteurs.
- Performances stables en conditions défavorables : Les engrais avec inhibiteurs d'uréase montrent un intérêt particulier dans des conditions qui mettent en défaut l'urée classique, comme le vent, les conditions sèches après l'apport, les températures douces et les sols calcaires. Ces conditions, souvent rencontrées dans certaines régions, accentuent la volatilisation de l'ammoniac. Les résultats obtenus sur le blé et le maïs ont été décrits comme "excellents" et "d'une constance assez remarquable" par rapport à l'urée et même à l'ammonitrate.
L'azote - Généralités [Série NPK & Oligos - 2a]
Caractéristiques et Réglementation du NBPT
Depuis le début des années 70, de nombreux composés ont été évalués pour leurs facultés d'inhibiteur d'uréase, mais peu ont rempli les conditions requises : être efficace à de faibles concentrations, non toxique, stable, bon marché et compatible avec l'urée. Le NBPT s'est avéré être l'un de ces rares composés. Le Règlement Européen a fixé des limites précises pour la concentration de NBPT dans les engrais uréiques, avec une limite inférieure à 0,04 % et une limite supérieure à 0,10 % pour une inhibition efficace.
Il est important de noter que le NBPT possède une stabilité limitée et se dégrade dans le temps, la décomposition dépendant de la température, avec une demi-vie caractéristique inférieure à 6 mois. C'est pourquoi les engrais contenant des inhibiteurs doivent être utilisés rapidement après leur fabrication. De plus, le NBPT se décompose très vite au contact des sulfates.
Bien que le NBPT pur soit provisoirement classé "produit dangereux" par la réglementation européenne (irritant pour les yeux et présentant un risque pour la fécondité, nécessitant le port d'une tenue de protection, de gants et de lunettes lors de sa manipulation), aucune restriction ne s'applique aux engrais uréiques qui en contiennent. Une fois épandu, le NBPT est rapidement minéralisé dans le sol et transformé en CO2 avec une demi-vie de une à deux semaines. Cependant, le NBPT peut être absorbé par les racines des plantes cultivées et transféré vers les feuilles, où il réduit l'activité endogène de l'uréase. Cela peut entraîner une baisse de la teneur en acides aminés et, dans certains cas, des chloroses et des nécroses en bordure des feuilles.
Impact Environnemental et Conformité Réglementaire
Les engrais avec NBPT sont considérés comme des produits respectueux de l'environnement et sont conformes aux directives de la Commission européenne concernant la réduction des émissions de CO2 dans l'atmosphère. L'intérêt principal de ces fertilisants réside dans la réduction des pertes d'azote par volatilisation ammoniacale, un gaz considéré comme un polluant car il est un précurseur de microparticules dans l'air. L'agriculture est une source majeure d'émissions d'ammoniac, la fertilisation minérale représentant un tiers de ces émissions. Les inhibiteurs d'uréase font partie des solutions mises en avant dans le Guide officiel de bonnes pratiques agricoles pour l'amélioration de la qualité de l'air.
La directive NEC de l'UE a fixé des objectifs de réduction d'émissions de polluants atmosphériques, dont l'ammoniac, pour chaque État membre. En France, cela a conduit au Plan de réduction des émissions de polluants atmosphériques (Prepa) et à un Guide de bonnes pratiques agricoles publié début 2019. Bien qu'aucune mesure obligatoire n'ait été prise en France pour la réduction des émissions d'ammoniac agricole, l'objectif de réduction de 4 % pour 2020 (par rapport à 2005) n'a pas été atteint, une hausse de 3 % ayant été enregistrée. Des additifs liquides à base d'inhibiteurs d'uréase attendent toujours leur autorisation de mise sur le marché de l'Anses en raison de "données manquantes" sur l'exposition de l'opérateur, du consommateur ou le comportement dans l'environnement.
Gammes de Produits et Applications Pratiques
Plusieurs produits d'engrais à base d'urée enrichis en NBPT sont commercialisés et testés. Parmi eux, on retrouve les produits de la gamme AUREA, qui sont des engrais à libération lente contenant de l'azote uréique entièrement traité avec du NBPT. Ces engrais présentent une composition typique de 46 % d'azote total, dont 46 % d'azote uréique, et 0,1 % de NBPT.
D'autres produits ont été évalués par ARVALIS - Institut du végétal, tels que :
- Nexen™ (Koch Fertilizer Products SAS) : Urée solide avec NBPT, titrant 46 % d'azote total uréique. Testé depuis 2012, il a démontré une efficacité équivalente à l'ammonitrate.
- Utec 46 (Eurochem Agro France) : Commercialisé depuis 2014 et testé depuis 2013, il offre des performances similaires.
- Novius (In Vivo) : Commercialisé depuis 2014 et testé depuis 2015.
- Urée + Limus (BASF) : En test depuis 2014, Limus est composé de NBPT et de NPPT, un autre inhibiteur d'uréase qui cible une autre catégorie de cette enzyme.
Les résultats des produits testés depuis au moins trois ans (Nexen, Utec 46 et urée + Limus) convergent : en situation de moindre performance de l'urée par rapport à l'ammonitrate, l'ajout d'inhibiteurs d'uréase permet de maintenir l'efficacité au niveau de l'ammonitrate pour le rendement, et une performance légèrement en recul mais largement supérieure à l'urée pour la teneur en protéines.
Des additifs liquides extemporanés pour la solution azotée, tels qu'Azokeep (Jouffray Drillaud) et AgroTain (Koch Fertilizer Products SAS), contiennent également du NBPT et sont conçus pour inhiber l'hydrolyse de l'urée. Les résultats d'Azokeep et d'AgroTain indiquent un positionnement intermédiaire de la solution azotée + additif entre la solution azotée solo et l'ammonitrate, avec un gain significatif de teneur en protéines.
Les doses et modes d'emploi varient selon les cultures :
- Blé, Orge, Avoine, Seigle : 200 à 300 kg/ha au tallage.
- Maïs : 400 à 500 kg/ha en top dressing.
- Riz, Viol, Patate : 200 à 300 kg/ha en top dressing.
- Cultures horticoles en plein champ : 300 à 400 kg/ha post-transplantation.
- Agrumes, Olivier : 300 à 400 kg/ha en fin d'hiver.
En France, l'utilisation des engrais uréiques avec inhibiteurs d'uréase est relativement récente, avec les premiers produits commercialisés en 2012. Leur usage s'est développé, atteignant 185 000 tonnes sur la dernière campagne, ce qui représente 18 % de l'urée utilisée en France. Ces engrais sont souvent positionnés en deuxième apport (stade épi 1 cm) ou troisième apport (dernière feuille étalée) pour les céréales, et sur les deux apports d'engrais azotés ou seulement le second pour le maïs.
Le NBPT au-delà de l'Agriculture
Le NBPT, en tant qu'inhibiteur d'uréase, n'est pas limité à l'agriculture. Son utilisation s'étend à d'autres secteurs industriels où la gestion de l'azote est un enjeu majeur, tels que la nutrition animale, la recherche agronomique et la gestion environnementale. Le développement et l'utilisation du NBPT nécessitent des analyses précises et fiables pour vérifier sa concentration, sa conformité réglementaire et évaluer son comportement dans différents milieux (sol, plante, aliment, eau), soulignant le rôle central des laboratoires d'analyses.
L'Évolution des Technologies de Fertilisation
Outre les inhibiteurs d'uréase, d'autres technologies visent à améliorer l'efficacité des engrais azotés. Par exemple, l'Apex de Timac Agro est un engrais à base de sulfate d'ammoniac bénéficiant d'un processus de fusion, granulation et cristallisation pour une libération progressive des éléments. L'Entec N26 d'EuroChem Agro France SAS est un sulfonitrate d'ammoniac additionné d'un inhibiteur de nitrification appelé DMPP. Le DMPP ralentit le processus de nitrification dans le sol (passage de l'ammoniac au nitrate), allongeant ainsi le temps de résidence de l'azote sous forme ammoniacale et limitant les pertes par lixiviation et dénitrification.
Les engrais avec additifs microbiens, comme Fertévie-Wake 1,8 % Azo 18 (Fertemis/Lallemand Plant Care), intègrent une levure (Saccharomyces cerevisiae inactivée) pour stimuler la flore du sol et accélérer la minéralisation des matières organiques. Cependant, les premiers résultats d'essais pour ces produits sont encore à confirmer.
Enfin, certains engrais à base d'urée sont enrobés de polymère, comme CoteN et Agrocote Max, pour une libération progressive de l'azote. Nutrisphere N est un additif pour les engrais uréiques qui agit en créant un micro-environnement chargé négativement autour de l'engrais, réduisant la volatilisation. Néanmoins, les résultats de ce produit sur le rendement et le taux de protéines du blé ont été jugés "décevants".
La profession agricole continue de réfléchir aux moyens de réduire les quantités d'engrais azoté tout en garantissant ou augmentant les niveaux de production. Les nouvelles formes d'engrais, comme celles enrichies en NBPT, constituent une des solutions pour atteindre cet objectif.