Le phosphore dans les sols

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Le phosphore caractérise, avec l’azote et le potassium, l’un des trois nutriments indispensables à la croissance des végétaux. Concentré dans la partie superficielle du sol, le phosphore provient de l’altération des roches (forme minérale) ou de la dégradation des végétaux par la faune et la flore du sol (forme organique).
Les agriculteurs recourent également à des apports de fertilisants phosphatés minéraux ou organiques (fumiers, lisiers) dans les sols appauvris en phosphore. Ils utilisent cependant peu de phosphates naturels réservés aux sols acides.
Associé aux nitrates en excès, le phosphore contribue à l’eutrophisation des eaux de surface. Par ailleurs, certains engrais minéraux phosphatés peuvent introduire du cadmium dans l’environnement. Enfin, les boues de traitement des eaux usées recyclées en agriculture pour leur qualité fertilisante, peuvent polluer les sols (micropolluants organiques, micro-organismes pathogènes, métaux).

Les teneurs en phosphore dans les sols

En France métropolitaine sur la période 2010-2014, les teneurs médianes en phosphore des sols s’étendent entre 14 et 172 mg/kg pour les cantons disposant d’assez de données, soit un peu moins de 80 % des cantons. Les teneurs les plus élevées (soit plus de 81 mg/kg) concernent un cinquièmes de ces cantons.

Plus localement, la part de cantons présentant les plus fortes teneurs en phosphore est nettement supérieure à la moyenne française dans certaines régions : Nord-Pas-de-Calais (77 % des cantons renseignés), Bretagne (69 %), Alsace (31 %). Les causes de ces fortes teneurs sont multiples : élevage intensif depuis quarante ans (Bretagne), usage ancien des scories, sous-produit de l’élaboration de produits métallurgiques (Alsace, Nord-Pas-de-Calais). À l’inverse, dans de nombreuses régions, la majorité des cantons présente des teneurs en phosphore faibles pour assurer de bons rendements sans apport de fertilisant dans les sols cultivés, quel que soit le type de culture.

Teneurs médianes en phosphore par cantons sur la période 2010-2014
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Teneurs médianes en phosphore par cantons sur la période 2010-2014

Note : phosphore extractible équivalent méthode Olsen. Les cantons renseignés disposent de plus de 10 analyses.

Source : Gis Sol, BDAT, 2018

Traitement : SDES, 2019

Ces teneurs représentent l’état des réserves en phosphore accessibles pour les plantes dans les sols agricoles. Elles proviennent des analyses de sols agricoles réalisées essentiellement à la demande des agriculteurs pour gérer au mieux la fertilisation de leurs cultures. La base de données analyse des terres (BDAT) du GIS Sol, regroupe ces résultats d’analyses effectuées entre 1994 et 2014 sur 2,7 millions d’échantillons, soit 30 millions de résultats, dont 2,2 millions concernent le phosphore. Agrégés par canton, ces résultats indiquent une tendance, mais peuvent néanmoins masquer une diversité intra-cantonale importante.

La variation des teneurs en phosphore dans les sols

En termes de variation temporelle, les teneurs en phosphore des sols se révèlent à la baisse ces deux dernières décennies, posant la question de la fertilité des sols à moyen terme. En effet, entre les périodes 1994-2004 et 2005-2014, près de la moitié des cantons voient leurs teneurs en phosphore du sol diminuer. Elles décroissent pour plus de la moitié des cantons disposant d’assez de données. La baisse excède 10 % de la teneur médiane initiale pour 46 % des cantons, ce qui correspond à 46 % de la surface agricole utilisée (SAU). En revanche, elle augmente pour seulement 2,2 % des cantons, soit 2,5 % de la SAU. Enfin, cette teneur en phosphore reste stable pour 51 % des cantons, soit 46 % de la SAU.

Variation des teneurs médianes en phosphore entre les périodes 1994-2004 et 2005-2014, par cantons
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Variation des teneurs médianes en phosphore entre les périodes 1994-2004 et 2005-2014, par cantons

Note : phosphore extractible équivalent méthode Olsen. Les cantons renseignés disposent de plus de 10 analyses.

Source : Gis Sol, BDAT, 2018

Traitement : SDES, 2019

La disponibilité du phosphore des sols

Toutefois, la biodisponibilité du phosphore dépend des caractéristiques des sols et de l’exigence des plantes, autrement dit de la capacité des plantes à extraire plus ou moins facilement le phosphore. Si certaines d’entre elles se révèlent très exigeantes (betterave, colza, etc.) ou moyennement exigeantes (maïs ensilage, pois, etc.), d’autres en revanche le sont bien moins (avoine, maïs grain, etc.). Dans les cantons présentant des teneurs faibles en phosphore par exemple, la disponibilité en phosphore de nombreux sols cultivés peut être insuffisante pour assurer des rendements convenables quel que soit le type de culture.

Entre les périodes 1994-2004 et 2005-2014, seulement 4,5 % des cantons disposant d’assez de données (soit 4 % de la SAU) voient leur disponibilité en phosphore du sol augmenter, tandis qu’elle diminue dans un tiers des cantons (soit 35 % de la SAU). La baisse concerne 32,5 % des cantons, ce qui correspond à 35 % de la surface agricole utilisée (SAU). Enfin, elle reste stable pour 15 % des cantons, soit 18 % de la SAU.

Évolution de la disponibilité du phosphore des sols entre les périodes 1994-2004 et 2005-2014, par cantons
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Évolution de la disponibilité du phosphore des sols entre les périodes 1994-2004 et 2005-2014, par cantons

Note : phosphore extractible équivalent méthode Olsen. Les cantons renseignés disposent de plus de 10 analyses.

Source : Gis Sol, BDAT, 2018, d’après Gouny et al., 2016

Traitement : SDES, 2019

L’apport de phosphore aux sols

Une pratique plus raisonnée de la Fertilisation, les fortes augmentations du coût des engrais phosphatés minéraux et la diversification des apports (usage accru des boues de traitement des eaux usées, etc.) sont probablement à l’origine de cette tendance à la baisse des teneurs et de la disponibilité du phosphore des sols.

En pratiquant des impasses de fertilisation phosphatée, les agriculteurs recourent à la fertilisation raisonnée. Ils intègrent davantage la dynamique de transfert du phosphore du sol vers les plantes en fonction de leur exigence vis-à-vis des phosphates et de la fréquence des apports. Les livraisons d’engrais phosphorés ont de facto chuté de 75 % en quarante ans, passant progressivement de 31 à 7 kg/ha fertilisable entre 1972 et 2016. Ces engrais phosphatés proviennent de processus industriels sous forme dʼengrais simples ou en association avec lʼazote seul ou lʼazote et le potassium.

Évolution des livraisons de phosphore entre 1972 et 2016

Note : les statistiques de livraisons de l’Unifa vont du 1er mai de l’année n au 30 avril de l’année n+1.

Champ : France métropolitaine

Source : Unifa, 2018

Traitement : SDES, 2018

À la différence des engrais azotés qui peuvent être synthétisés à partir de l’azote de l’air, les ressources de phosphates sont limitées. Les ressources minérales mondiales sont estimées à plus de 300 milliards de tonnes en 2018. Les plus grands gisements sédimentaires se trouvent en Afrique du Nord (Maroc), en Chine, au Moyen-Orient et aux États-Unis. Les gisements de phosphore exploités proviennent essentiellement de dépôts sédimentaires ou marins, mais aussi de dépôts magmatiques ou de guano issus d’excréments d’oiseaux marins.