L'agriculture moderne est confrontée à deux dilemmes majeurs :comment produire suffisamment de nourriture pour nourrir la population humaine croissante et comment minimiser les dommages environnementaux associés à l'agriculture intensive. Garder plus d'azote dans le sol sous forme d'ammonium peut être un moyen clé de relever les deux défis, selon un nouveau document dans le Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) .

L'utilisation actuelle d'engrais azotés contribue fortement aux émissions de gaz à effet de serre, la pollution de l'air, et la pollution de l'eau, mais ils sont également essentiels pour la culture des cultures. Il est essentiel de réduire cette pollution, mais l'utilisation d'azote est susceptible d'augmenter avec l'augmentation de la production alimentaire. À la fois, la population humaine mondiale augmente, et l'agriculture doit produire efficacement suffisamment de nourriture pour nourrir tout le monde sans avoir à défricher davantage de forêts pour l'agriculture.

Autrefois, les agriculteurs ont réussi à augmenter la production alimentaire en ajoutant plus d'engrais azotés à leurs terres agricoles, mais le faire n'est plus une solution viable ou acceptable. Au lieu, les agriculteurs devraient envisager de passer à un mélange de nitrate et d'ammonium, les chercheurs soutiennent, ce qui peut diminuer la pollution et augmenter la production alimentaire. Ammonium, une forme d'azote, se lie au sol et est donc moins susceptible de s'infiltrer dans les cours d'eau.

« Les systèmes de fertilisation actuels sont polluants, inefficace, et dommageable pour la santé des écosystèmes, " a déclaré Guntur Subbarao, co-auteur de l'article, chercheur principal au Japan International Research Centre for Agricultural Sciences (JIRCAS). « Si l'agriculture peut passer d'un système entièrement basé sur le nitrate dans les sols à un système avec un mélange de nitrate et d'ammonium, cela pourrait avoir des conséquences de grande envergure en limitant la pollution azotée tout en augmentant les rendements des cultures. »

"De nouveaux outils pour maintenir plus d'azote du sol existant sous forme d'ammonium pourraient également permettre la sélection de variétés de cultures qui atteignent des rendements plus élevés grâce à un mélange de formes d'azote, " a déclaré le co-auteur Tim Searchinger, chercheur principal au Center for Policy Research on Energy and the Environment, qui est basé à l'École des affaires publiques et internationales de l'Université de Princeton. "La perspective existe pour un double bénéfice qui réduit la pollution azotée, y compris les émissions de gaz à effet de serre, et aide le monde à sauver les forêts en produisant beaucoup plus de nourriture sur la même terre."

La plupart des stratégies d'atténuation de la pollution par l'azote reposent sur la limitation de la pollution en amont, en essayant d'appliquer plus soigneusement les engrais. Cependant, les auteurs expliquent que quel que soit le soin avec lequel l'engrais est appliqué, il y a toujours une fuite d'azote à "l'arrière". Cette fuite se produit parce que l'azote du sol dans les terres cultivées se transforme rapidement en nitrate, une forme d'azote qui s'infiltre facilement dans les eaux souterraines et les cours d'eau et dont la décomposition libère du protoxyde d'azote, un puissant gaz à effet de serre.

C'est là qu'intervient l'ammonium, disent les auteurs. Il ne se dégrade pas en protoxyde d'azote à moins d'être d'abord transformé en nitrate. L'article montre que si des niveaux élevés d'ammonium sont toxiques pour la plupart des plantes, une ligne de recherche peu appréciée a montré qu'un mélange de nitrate et d'ammonium a tendance à augmenter considérablement les rendements des cultures, même de 50 % ou plus, par rapport aux conditions de sol communes aujourd'hui qui sont presque tous des nitrates.

Cette découverte académique n'était pas pertinente jusqu'à récemment, car les micro-organismes dans les champs cultivés transforment rapidement l'azote en nitrate dans un processus connu sous le nom de nitrification. Cependant, les auteurs identifient deux nouvelles façons de maintenir un meilleur équilibre des formes d'azote dans les sols. L'une consiste à utiliser des inhibiteurs de nitrification synthétiques avec des revêtements pour limiter la nitrification pendant des périodes prolongées. L'autre est de profiter de la capacité naturelle de certaines plantes à empêcher la nitrification. Un trait végétal qui empêche les microbes de convertir l'ammonium en nitrate a été découvert pour la première fois dans une graminée tropicale couramment plantée, mais les chercheurs ont récemment commencé à sélectionner des variétés de toutes les principales céréales, comme le blé, avoir cette propriété.

En cultivant des plantes qui bénéficient de l'ammonium et qui favorisent la rétention de l'ammonium dans le sol en inhibant la nitrification, Les agriculteurs, scientifiques, et les décideurs politiques pourraient augmenter efficacement la production alimentaire tout en minimisant la dégradation de l'environnement. Les auteurs recommandent des efforts de recherche supplémentaires, car il n'y a actuellement aucun soutien financier à grande échelle pour ces efforts. Ils recommandent également des politiques qui déplacent les subventions aux engrais vers des formes d'engrais ou des variétés de cultures qui inhibent la nitrification.

« L'un des principaux avantages de cette recherche est qu'une fois ces variétés créées, tous les agriculteurs du monde devraient pouvoir les utiliser sans surcoût et avec des rendements plus élevés, " a déclaré Subbarao.