Quelle est l’importance du cycle de l’azote ?

L’azote joue un rôle primordial dans le métabolisme des plantes. Il intervient également comme facteur améliorant la qualité des produits. L’azote est un facteur de risque important pour l’environnement dès lors qu’il se trouve en excès dans le sol. En effet, l’azote sous forme d’ions nitrate est un élément très soluble, peu retenu par les sols et non dégradable. Apporté en trop grande quantité aux cultures, la fraction excédentaire peut être entrainée hors de la zone racinaire dans les profondeurs du sol et être à l’origine de la pollution des eaux superficielles et souterraines. L’azote doit donc être apporté, autant que possible, en quantité adaptée et juste avant son absorption par la plante, afin d’éviter ce lessivage. Une culture couvrant le sol pendant l’hiver permet de limiter ce lessivage, favorisé par l’infiltration des précipitations. Par ailleurs, une partie de l’azote, provenant plus particulièrement des effluents d’élevage, se volatilise dans l’air, lors des épandages, sous forme d’ammoniac qui participe à l’acidification des milieux ou de protoxyde d’azote, puissant gaz à effet de serre. Les principaux leviers de maîtrise et d’amélioration de l’impact environnemental de la fertilisation azotée reposent sur le choix d’assolement, la rotation des cultures par l’introduction de plantes légumineuses capables de fixer l’azote atmosphérique.

Les organismes ont besoin d’azote pour fabriquer des protéines et des acides nucléiques, mais la plupart ne peuvent utiliser la molécule N2. Ils ont besoin de ce qu’on nomme l’azote fixée dans lequel les atomes d’azote sont liés à d’autre types d’atomes comme par exemple à l’hydrogène dans l’ammoniac NH3 ou à l’oxygène dans les ions nitrates NO3-. La fixation de l’azote correspond à la conversion de l’azote atmosphérique en azote utilisable par les plantes et les animaux. La fixation tend à produire des composés ammoniaqués tels l’ammonium NH4+ et son acide conjugé l’ammoniac NH3. La nitrification transforme les produits de la fixation (NH4+, NH3) en NOx (soient NO2- et NO3-), des nitrites et nitrates. La dénitrification retourne l’azote à l’atmosphère sous sa forme moléculaire N2, avec comme produit secondaire du CO2 et de l’oxyde d’azote N2O, un gaz à effet de serre qui contribue à détruire la couche d’ozone dans la stratosphère. L’utilisation des combustibles fossiles dans les moteurs ou les centrales thermiques transforme l’azote en oxyde d’azote NO2-. Avec N2 et CO2, la dénitrification émet dans l’atmosphère une faible quantité d’oxyde d’azote N2O. La concentration de ce gaz est faible, 300 ppb (parties par milliard). Cependant, il faut savoir qu’une molécule de N2O est 200 fois plus efficace qu’une molécule de CO2 pour créer un effet de serre. On évalue aujourd’hui que la concentration en N2O atmosphérique augmente annuellement de 0.3% et que cette augmentation est pratiquement reliée entièrement aux émissions dues à la dénitrification des sols. Les études des carottes glaciaires de l’Antarctique ont montré que la concentration en N2O atmosphérique était de 270 ppb à la fin du dernier âge glaciaire (il y a 10 000 ans) et que cette concentration s’est maintenue à ce niveau jusqu’à l’ère industrielle où elle a fait un bond pour atteindre son niveau actuel de 300 ppb; une augmentation de 11%.

L'azote atmosphérique est fixé par des bactéries présentes dans le sol, telles que Azobacter vinelandii, grâce à une enzyme, la nitrogénase. Certaines de ces bactéries, comme Rhizobium, vivent en symbiose avec des plantes, produisant de l'ammoniac et puisant des glucides. L'ammoniac peut aussi provenir de la décomposition d'organismes morts par des bactéries saprophytes sous forme d'ions ammonium NH4+. Dans les sols bien oxygénés, des bactéries transforment l'ammoniac en nitrite NO2-, puis en nitrates NO3-, au cours du processus de nitrification. Les végétaux absorbent grâce à leurs racines les ions nitrate NO3- et, dans une moindre mesure, l'ammoniac présent dans le sol, et les incorporent dans les acides aminés et les protéines. Les végétaux constituent ainsi la seule source d'azote assimilable par les animaux.