B.K. Song recueille des échantillons d'eau d'un lac sur-fertilisé pour analyser les communautés microbiennes et les nutriments. Crédit :David Malmquist
Ceux qui s'inquiètent de la santé de la baie de Chesapeake connaissent bien l'azote en tant que polluant majeur dont le ruissellement excessif dans les eaux de la baie peut entraîner des proliférations d'algues et des zones mortes à faible teneur en oxygène. Peut-être moins familier est le rôle important qu'une forme d'azote gazeux joue dans le réchauffement à effet de serre et la destruction de la couche d'ozone de la Terre.
Maintenant, un groupe international de scientifiques dont B.K. Song of William &Mary's Virginia Institute of Marine Science a découvert que la production de ce puissant gaz à effet de serre, connu sous le nom de N2O ou protoxyde d'azote, peut être contournée sous forme de composés azotés complexes dans le sol, l'eau et les engrais se décomposent en azote gazeux non réactif (N2) qui constitue la majeure partie de notre atmosphère.
Leur découverte, publié dans une édition récente de Rapports scientifiques , révèle une voie entièrement nouvelle dans le cycle mondial de l'azote et pourrait conduire à de nouvelles façons pour les agriculteurs et autres de réduire leurs émissions de gaz nocifs. L'auteur principal de l'étude est Rebecca Phillips du Landcare Research Institute de Nouvelle-Zélande, avec ses collègues de Landcare Andrew McMillan, Gwen Grelet, Bevan Weir et Palmada Thilak. Craig Tobias de l'Université du Connecticut a également contribué à l'étude.
L'agriculture produit plus d'oxyde nitreux dans l'atmosphère que toute autre activité humaine, principalement par la fertilisation azotée. Ce gaz à effet de serre est 300 fois plus efficace pour piéger la chaleur que le dioxyde de carbone et 10 fois plus efficace que le méthane. Le protoxyde d'azote se déplace également dans la stratosphère et détruit l'ozone.
Professeur agrégé B.K. Song recueille des échantillons d'eau d'un cours d'eau local pour analyser l'azote et les communautés microbiennes. Crédit :David Malmquist
La sagesse actuelle soutient que le protoxyde d'azote est inévitablement produit lorsque l'azote du sol, y compris les composants d'engrais tels que l'ammoniac, ammonium, et l'urée - se décompose. On pense aussi à ce processus de décomposition, connu sous le nom de dénitrification, nécessite l'action des microbes et ne peut se produire qu'en l'absence d'oxygène.
La recherche actuelle contredit chacune de ces idées de longue date.
"Nos résultats remettent en question l'hypothèse selon laquelle le protoxyde d'azote est un intermédiaire requis pour la formation d'azote gazeux, " dit Phillips. " Ils jettent également le doute sur le fait que la production microbienne de protoxyde d'azote doit avoir lieu en l'absence d'oxygène. "
Un agriculteur applique de l'engrais azoté dans un champ. Crédit:Le Collège de William &Mary
« Nous avons maintenant une voie qui ne nécessite pas de microbes, " ajoute Song. "Le processus de dénitrification peut se produire de manière abiotique, sans avoir besoin de bactéries ou de champignons."
La découverte de l'équipe pourrait conduire à des applications pratiques pour réduire les impacts de l'excès d'azote dans l'environnement, un sujet sur lequel ils se sont concentrés lors de la présentation de leurs conclusions lors d'une récente réunion à Washington, D.C., parrainé par le ministère de l'Agriculture des États-Unis et le National Integrated Water Quality Program.
"Cela pourrait nous donner un moyen de concevoir le système pour réduire les niveaux d'azote fixe, " dit Song. " En changeant les types et les proportions de composés azotés dans les engrais, vous pourriez avoir un meilleur moyen de réduire l'excès d'azote, et pour atténuer l'eutrophisation ou l'enrichissement en éléments nutritifs dans les eaux avoisinantes. »
La fertilisation des cours et jardins domestiques est une autre source d'azote pour l'environnement. Crédit:Le Collège de William &Mary
Phillips ajoute, "Des recherches supplémentaires pourraient informer les agriculteurs sur la façon de cultiver la matière organique du sol utile pour la gestion de l'azote. Formes organiques de l'azote du sol, tels que les déchets de plantes et de champignons, pourrait aider à convertir l'excès d'azote inorganique - qui serait autrement lessivé dans l'eau ou émis sous forme d'oxyde nitreux - en une forme qui n'est pas nocive pour l'environnement.
Cependant, les scientifiques disent que davantage de recherches sont nécessaires pour tester exactement quelles formes d'azote organique sont les plus efficaces. L'équipe élabore actuellement des propositions de financement supplémentaire qui leur permettront d'étudier des applications à la ferme pour transformer l'excès d'azote du sol et de l'eau en gaz N2 atmosphérique non réactif sans produire de N2O. Cela peut permettre aux scientifiques de développer des options pour gérer le devenir de l'azote agricole tout en évitant les émissions de gaz à effet de serre.
