La struvite est une substance obtenue en raffinant les eaux usées et en récupérant le phosphore. Il peut être utilisé comme engrais, et recycle ce nutriment important. Crédit :Joanne Thiessen Martens
Lorsque Hennig Brandt découvrit l'élément phosphore en 1669, c'était une erreur. Il cherchait vraiment de l'or. Mais son erreur était une découverte scientifique très importante. Ce que Brandt n'aurait pas pu réaliser, c'est l'importance du phosphore pour l'avenir de l'agriculture.
Le phosphore est l'un des ingrédients nécessaires pour une croissance et des rendements sains des cultures. Lorsque les fermes étaient plus petites et autosuffisantes, les agriculteurs ont récolté leurs récoltes, et les nutriments quittaient rarement la ferme. La famille ou les animaux ont consommé la nourriture, et l'agriculteur pouvait épandre le fumier de ses animaux sur le sol pour reconstituer les nutriments. Il s'agissait d'un cycle du phosphore en boucle assez fermée.
Mais, à mesure que la population mondiale augmentait, les besoins alimentaires et nutritionnels aussi. Plus de la récolte d'un fermier, et donc des nutriments, a été vendu à la ferme. Agriculture adaptée en développant de nombreuses nouvelles méthodes de culture, ainsi que les engrais. La plupart des engrais à base de phosphore utilisent l'approvisionnement mondial de roche phosphatée comme ingrédient principal. Cette principale source moderne est une ressource finie et elle s'épuise. La roche phosphatée est également difficile à extraire et à traiter.
« Il est urgent d'augmenter l'efficacité d'utilisation du phosphore dans les agroécosystèmes, " dit Kimberley Schneider, chercheur à Agriculture et Agroalimentaire Canada. "Il y a beaucoup de produits chimiques, processus physiques et biologiques qui affectent la disponibilité du phosphore pour les cultures. » C'est pourquoi les agriculteurs accordent une grande importance à avoir suffisamment de phosphore pour leurs cultures.
Amélioration des cultures et sélection de cultivars
Différentes plantes peuvent utiliser le phosphore plus efficacement que d'autres. « L'efficacité d'utilisation du phosphore est la capacité de produire plus de récolte par unité de phosphore absorbée par la plante, " explique Schneider. " Il existe un potentiel pour les sélectionneurs de cultures de développer de nouvelles variétés qui utilisent le phosphore de manière encore plus efficace. Ils peuvent également élever des cultures qui travaillent avec des champignons mycorhiziens dans le sol pour aider à augmenter leur absorption de phosphore. Se concentrer sur la sélection de plantes qui fonctionnent bien dans les sols pauvres en phosphore nécessitera une approche interdisciplinaire. »
Conception du système de culture et efficacité d'utilisation du phosphore
Étant donné que certaines cultures peuvent augmenter la disponibilité du phosphore du sol pour les cultures futures, les producteurs pourraient se concentrer sur des rotations de cultures qui en profitent. Les cultures de couverture et les engrais verts peuvent également contribuer à la disponibilité du phosphore dans de nombreuses conditions. Par exemple, une étude a révélé que le sorgho s'est bien comporté avec l'utilisation de phosphore après la luzerne ou le trèfle rouge, mais pas après le mélilot. Il sera important d'obtenir les bonnes combinaisons pour les bonnes cultures et les bons champs.
Un sol sain contient des réseaux fongiques (matériau filiforme blanc) qui aident au transport des nutriments vers les racines des plantes. Les recherches futures pourraient trouver d'autres moyens d'améliorer le rôle des champignons dans la capture du phosphore pour les cultures. Crédit :Susan V Fisk
Rôle de la matière organique du sol dans la minéralisation du phosphore
La matière organique du sol est connue pour indiquer la santé du sol. Il peut améliorer la disponibilité du phosphore des plantes en permettant un meilleur accès des racines au phosphore et en libérant du phosphore disponible pour les plantes. Actuellement, la matière organique du sol ne fait pas partie des mesures de fertilité des sols dans les exploitations, il s'agit donc d'un domaine de potentiel de recherche futur.
Les champignons du sol naturels à la rescousse
De nombreux sols contiennent un ou plusieurs types de champignons amicaux appelés champignons mycorhiziens arbusculaires. Ils travaillent avec les racines des plantes pour échanger des « corvées de la vie ». Les champignons aident à libérer le phosphore et d'autres nutriments, tandis que les plantes fabriquent des composés de sucre que les champignons utilisent pour leur croissance. Bien sûr, les champignons et les racines doivent pouvoir être proches les uns des autres pour que cet échange se produise. Les chercheurs étudient la promesse de constituer et de mieux utiliser les populations de champignons mycorhiziens dans les sols.
Recyclage et récupération du phosphore
Le phosphore est le 6ème élément le plus répandu sur terre. Encore, c'est un facteur limitant dans les rendements des cultures. Excès de phosphore au mauvais endroit :ruisseaux, lacs et autres plans d'eau — cause de la pollution. Comment est-ce arrivé?
Retraçons le "cycle de vie" d'une molécule de phosphore. La plupart des roches phosphatées sont extraites sur les continents d'Europe et d'Afrique, bien que certains gisements soient disponibles ailleurs. Après avoir été transformé en engrais, ce phosphore est ensuite déplacé vers les fermes. De là, le phosphore est utilisé par une plante pour fabriquer un produit, peut-être un soja. Le soja est retiré de la ferme et transformé en tofu. Il est ensuite transporté jusqu'à votre épicerie locale, où vous l'achetez et le ramenez à la maison. Si vous habitez en ville, après avoir savouré votre repas de tofu frit, les déchets que votre corps produit se jettent dans les toilettes. Si vous habitez en zone rurale, il va dans le système septique.
Ainsi, le cycle de vie de cette molécule de phosphore illustrative montre un cycle brisé. La molécule provient de loin de son lieu de repos final. En raison de la vie moderne, le cycle du phosphore qui existait dans les fermes est rompu. Plus la société devient urbaine, plus le cycle du phosphore est brisé, à moins que les scientifiques ne trouvent des réponses pour refermer les boucles.
Toutes les cultures ont besoin de phosphore pour une croissance saine. Le phosphore est un élément constitutif des protéines végétales. Travailler à réduire, la réutilisation et le recyclage du phosphore feront un système alimentaire plus durable. Crédit :Inclus dans la photo
Les scientifiques agricoles travaillent avec les gestionnaires des eaux usées pour développer des moyens de remettre ces molécules de phosphore méritantes au travail à la ferme. « Alors que la plupart des technologies de récupération du phosphore actuellement disponibles peuvent ne pas sembler économiquement viables, les bénéfices environnementaux et sociaux sont importants, " dit Schneider. " Il existe également d'autres produits précieux de récupération du phosphore, comme la matière organique, d'autres nutriments, et même de l'eau."
« L'augmentation de l'efficacité d'utilisation du phosphore dans les agroécosystèmes doit être une priorité pour réduire la dépendance aux engrais et minimiser les effets sur l'environnement, " dit Schneider. " Il existe de nombreuses possibilités pour le système agricole d'améliorer l'utilisation du phosphore. Le résultat sera un agroécosystème qui continue de nourrir le monde, tout en protégeant les ressources naturelles qui nous aident à cultiver nos aliments et à mener une vie saine. »
Cet article a récemment été publié dans une section spéciale du Journal de la qualité environnementale intitulé Célébrer le 350e anniversaire de la découverte du phosphore – pour le meilleur ou pour le pire.
