Le phosphore d’origine agricole : diagnostics et solutions pour limiter les transferts vers le milieu aquatique

L.Fourrie / F.Butler (1), P.Castillon (2), D.Hanocq (3), M.Fougère (4), P.Levasseur (5), C.Gascuel (6), J.M.Dorioz (7), C.Morel (8), C.Raison (9), C.Aubert (10)

(1) ACTA (2) Arvalis-Institut du végétal, (3) Chambres d’agriculture de Bretagne, (4) Chambre d’agriculture de Loire-Atlantique, (5) IFIP-Institut du porc, (6) UMR SAS (INRA Rennes), (7) UMR CARRTEL (INRA Thonon les Bains), (8) UMR TCEM (INRA

Bordeaux), (9) Institut de l’élevage, (10) ITAVI

Contexte : Phosphore/phosphate et environnement en région d’élevage intensif

Forte affinité pour phases solides et biologiques

Biodisponibilité du P des sols : P dissous + P diffusiblePhosphore agricole aujourd’hui surtout diffus

Transferts par (i) ruissellement/érosion (ii) infiltration/drainagePoints d’émission potentiels : chemins, berges, points d’abreuvementPhosphore mobilisé : soit accumulé au fil du temps (altération et fertilisation) soit provenant d’apports récents

Bretagne : Apports importants d’effluents d’élevage Disponibilité en P des sols Eutrophisation

P total eau brute (TP)

P particulaire (PP)

P sorbé ou précipitéP dissous, P soluble (SRP) =

P total eau filtrée

PO43- «Assimilable»

0.45 ou 0.7 µm Fixé sur particules en suspension (MES), sédiments

Diffusion

Une approche à différentes échelles

Acquérir des connaissances sur les bilans de phosphore dans les systèmes agricoles intensifs

Echelles départementale, cantonale (Nord-Ouest), exploitation

Identifier et évaluer les solutions pour réduire les quantités de P apportés aux parcelles

Echelle de l’exploitation d’élevage x 3 filières (bovin, volaille, porc)Analyse BDD réseaux (500 EA lait 2000-2005 ), enquêtes, bibliographie

Etudier l’effet des pratiques agricoles sur les transferts de P hors des parcelles agricoles

Échelle parcelle (ruissellement et drainage) : 5 dispositifs expérimentaux (Kerguéhennec - CA Bretagne, La Jaillière - ARVALIS, Derval – Idele et CA44, Pierroton – INRA UMR TCEM)

Échelle Bassin Versant : comparaison de 2 BV de 5 km² (Moulinet 50, Naizin 56)Analyse bibliographique : disponibilité potentielle du P particulaire diffus

Intégrer les acquis dans une démarche de diagnostic et de conseil

Test d’indicateurs de risque de transfert de Phosphore (Europe du Nord et Amérique)Document de synthèse à destination des acteurs du terrain

Bilan agronomique : déterminant de l’évolution de la disponibilité du phosphore

Bilan de phosphore dans les départements français en 2000 et 2006 (Molé T, 2008)

20002006

Réduction des excédents dans l’ouest (sauf Landes) : diminution de la fertilisation minérale, des effectifs animaux et des rejets P (alimentation)Bilan positif augmentation de la disponibilité de P dans les sols30 départements à bilan négatif : la fertilisation ne compense pas les exportations des cultures

Teneur en P assimilableSource : Gis Sol, Follain et al., 2009

Exploitation laitière : un bilan de P de moins de 7kgP/ha est possible

9

8

9

6

14

8

134

1

5

3

2

5

31

13

311

Lait spécialisé Lait + viande Lait + cultures Lait AB

kg P/ha SAUEngraisAlimentLaitViande Culture

7 5

5

-1

SortiesEntrées

Excédent du bilan

(Source : réseaux d'élevage bovins lait 2000-2005 - Traitement IDELEExploitations les plus efficientes en termes de gestion de P

Un bilan bien corrélé aux entrées et surtout aux engrais

Réduction des rejets de P dans les exploitations avicoles

60 à 70 % du P ingéré déjections

Deux leviers de réduction :Amélioration de l’alimentation pour une meilleure assimilation du P

Optimiser la supplémentation en P minéralUtilisation de phytases pour rendre disponible une partie du P phytate (réduction de 20 à 30% des rejets)Enquête 2008 / Corpen 2006 : réduction de 5 à 35% des rejets en P

Transfert des déjections dans les zones en déficit de surfaces d’épandage :

effluents Séchage compostage

Produits organiques

NFU

Céréaliers Viticulteurs

Gain P2O5 Alim. Transfert

Bretagne 3,5kg/ha 37% 63%

Cotes d’Armor 7,5kg/ha 16% 84%

Avec incorporation

de fumier

P particulaire (P total) dépend surtout de l’importance de l’érosion (stabilité structurale, l’affinement du lit de semence)

Rôle de la disponibilité de P sur les transferts par ruissellement

Relation entre teneur P Olsen et teneurs en P dissous (axe de droite) et P total (axe de gauche) des 15 premiers mm de ruissellement – Kerguéhennec (56)

R2 = 0,11 R2 = 0,95

0

2

4

6

8

10

12

14

0 50 100 150 200 250 300

teneur en P Olsen du sol (mg P kg-1)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

P total

P dissous

mg P dissous L-1mg P total L-1

Limiter l’enrichissement des sols en P et éviter les apports dans les parcelles à risque de transfert vers l’eau

Accroissement disponibilité du P du sol forte augmentation P dissous dans les eaux

Avec incorporation de fumier

Rôle de la fertilisation P sur les transferts par ruissellement et drainage

0

500

1000

1500

2000

2500

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330

Flux P dissousg P ha-1

semis de blé le 16/10/06

69 kg P2O5 ha-1 (18-46-0) le 21/02

12 mars 2007

drainage seul

ruissellement seul

drainage + ruissellement

jours après le 1/10/2006

Pluviosité = 90 mm du 21/02 au 12/03

Concentration moyenne de P dissous de 1999 à 2008 dans les eaux de drainage entre deux

parcelles l’une avec engrais minéraux et l’autre avec fumier de bovin (La Jaillière, 44)

Effet d’apports de P minéral dans 3 parcelles de blésur les transferts cumulés de P dissous

en 2006-2007 (La Jaillière, 44)

Apports de P Transferts de P dissous plus élevés pour le ruissellement que pour le drainage

Apports organiques P dissous eaux drainage plus élevés qu’avec des apports de P minéraux : effet dose, nature du P

Incorporer dans le sol le phosphore apporté par les engrais organiques et minéraux avant les fortes pluies

Rôle du travail du sol sur les transferts de P dissous par drainage

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 500 1000 1500 2000 2500 drainage cumulé (mm)

flux cumulé de P dissous (g P ha-1)

labour

337 µg P L-1

152 µg P L-1

Concentrations moyenne /10 ans de P dissous

TCSL

Comparaison pendant 10 ans des flux et des concentrations de P dissous entre deux parcelles drainées de La Jaillière (44) l’une en labour, l’autre sans labour (TCSL)

Dans les parcelles drainées, la suppression du labour :réduit les transferts de P total par ruissellement (mais quantités faibles)mais accroit les pertes de P dissous par le drainage

Bilans comparatifs des émissions de phosphore de deux Bassins Versants agricoles (1/2)

Moulinet (4,5 km²)Basse Normandie (Ducey)

Elevage semi-intensif, prairies Berges dégradées (abreuvement…) Bocage important (47 m/ha)

Kervidy-Naizin (5,0 km²)Centre Bretagne (Pontivy)

Elevage intensif, maïs, blé Ripisylves Peu de bocage (27 m/ha)

Contexte pédoclimatique identique : schiste, sol limoneux, climat océanique, pentes modérées

Echantillonnage des sources de P: sédiments, berges organiques, berges minérales, cultures, zone humide

0

200

400

600

800

1000

1200

MES kg.ha-1 P Particulaireg.ha-1

P-PO4 g. ha-1

Moulinet

Kervidy Naizin

Bilan annuel des flux2007-2008

MoulinetFlux importants de MES et PP (mais MES peu chargées en PP): forte érosion des berges Faible teneur P dissous

Flux de P contrôlé par érosion

Kervidy-Naizin Flux plus faibles de MES et PP : bonne protection des berges MES proviennent des versants : plus concentrées en PP Flux de PO4 équivalent avec un ratio PO4/TP élevé : niveau d’intrants élevés

Contrôlé par une interaction sol – nappe superficielle (crues)

Bilans comparatifs des émissions de phosphore de deux Bassins Versants agricoles (2/2)

Matières en suspension

Conclusions

La réduction des « sources » de phosphore:La maîtrise de la biodisponibilité du phosphore du solLa réduction des excédents du bilan de P à l’échelle de l’exploitation et de la parcelle

La réduction des « transferts » de phosphore:La mise en œuvre de techniques au sein de la parcelleLa mise en place de solutions d’aménagement à l’échelle des BV

Vision globale à l’échelle du territoire approche intégrative des différents leviers d’amélioration

Valorisations

Ce projet a permis de réunir une communauté de spécialités différentes et complémentaires sur un problème majeur et de traiter dans sa globalité la question des transferts de phosphore d’origine agricoleCes résultats peuvent permettre :

d’orienter les réflexions en matière de programme d’action sur les bassins versantsd’affiner les conseils en matière d’interventions culturales et en particulier de fertilisation

Diffusion des résultats :Publications techniques : TeMA, Réussir aviculture, Cap Agro, Perspectives

Agricoles…Poster aux Journées du Comifer-Gemas en 2009Interventions auprès de FDSEA Mayenne section avicole (25-30 éleveurs,

techniciens), CRA Bretagne (conseillers)Séminaire de restitution finale le 8 avril 2010 à Rennes : 120 participantsDocument de synthèse à destination des techniciens

Suites données ou envisagées

Poursuite des travauxCRAB (Kerguéhennec) : suivi de la concentration en C et P en surface dans les parcelles en non labour et avec fertilisation organiqueINRA de Pierroton : valorisation du travail de 15 ans sur les cases lysimétriquesARVALIS : transferts de phosphore dans des bassins versants du sud de la FranceINRA de Rennes : démarche de diagnostic des risques de transfert à l’échelle des bassins versants via Territ’Eau (Agro-Transfert Bretagne)ITAVI : révision des références CORPEN en volaille

Développement d’indicateurs environnementaux, de sensibilité du phosphore

Intérêt majeur mais limites encore importantes

Modélisation des flux de phosphore, du devenir environnemental et des impacts

Acquisition de références fiables sur la part de l’agriculture dans les flux de phosphore à l’échelle du BV

Analyse globale du cycle du phosphore ?

Pour en savoir plus

Actes du séminaire de restitution finale du 8 avril 2010 www.acta.asso.fr/?d=7466Brochure de synthèse pour les acteurs du terrain www.acta.asso.fr/?d=7466Rapport complet du projet www.acta.asso.fr/?d=6226Rapports des partenaires et mémoires des ingénieurs (cf bibliographie) : disponibles auprès ACTA

Territ’Eau : http://agro-transfert-bretagne.univ-rennes1.fr/Territ_eau