Les chercheuses et chercheurs de la Grappe scientifique biologique 4 (GSB4) s’intéressent à la possibilité de remplacer les fertilisants d’origine animale par des alternatives végétales dans les agroécosystèmes de serre biologiques.
L’apport de nutriments est un aspect fondamental, mais complexe, de la production biologique, qui repose sur une approche systémique de stimulation de la santé des sols, de fertilité et d’activité biologique. Ce principe fondateur est mis en œuvre avec des rotations culturales, des cultures de couverture et l’épandage d’amendements approuvés par la norme biologique. Comme cette dernière interdit les intrants synthétiques, les productrices et producteurs cherchent des intrants de source naturelle, et le fumier, frais ou composté, est un choix fréquent.
L’autorisation de fumier non biologique
Traditionnellement, la ferme biologique idéale puise et recycle ses nutriments sur place, en bouclant le cercle des nutriments et réduisant autant que possible sa dépendance envers les apports externes. Avec l’intensification et la spécialisation de l’agriculture, un nouveau consensus selon lequel la circularité des nutriments doit être visée à l’échelle du système alimentaire, au lieu de celle de la ferme individuellement, a émergé. De nos jours, la majorité des exploitations maraîchères biologiques de plein champ ou serricoles dépendent de sources de nutriments externes. Les engrais animaux du commerce, issus de systèmes agricoles conventionnels, représentent une grande partie de ces intrants. Dans les fermes biologiques européennes, le fumier conventionnel compte pour 17 à 26 % des intrants nutritifs externes, et les intrants de source non agricole, 31 à 41 % (Reimer et coll., 2023). Au Canada, la norme biologique permet avec certaines restrictions l’autorisation de fumier non biologique lorsque son pendant biologique n’est pas disponible (CGSB, règlement CAN/CGSB-32.310-2020). Cela est justifié par la disponibilité limitée du fumier. Toutefois, la production de ces intrants non biologiques découle principalement de méthodes qui ne satisfont pas à la norme et aux principes de l’agriculture biologique sur le plan de l’environnement et du bien-être animal. De plus, certains de ces intrants peuvent contenir des résidus de pesticides de synthèse, bien que l’on ne sache pas à quel point les résidus persistent dans le sol ou sur les cultures après leur application (Muola et coll., 2021).
La dépendance du secteur envers des intrants incompatibles avec les principes de l’agriculture biologique met en évidence une contradiction qui mérite d’être prise en compte. En Europe, l’épandage dans les champs de fumier animal et d’engrais du commerce est restreint à 170 kg d’azote (N) par hectare et par an (Union européenne, règlement 2018/848). Certains pays et organismes de certification privés ont adopté des normes plus strictes. Le Danemark, par exemple, limite les engrais animaux conventionnels à 50 kg d’azote disponible pour les plantes par hectare et par an (Lynge et coll., 2023). Certaines associations européennes d’agricultrices et d’agriculteurs biologiques plaident pour une interdiction complète de l’utilisation de fumiers conventionnels, car leur inclusion est perçue comme un affaiblissement de la norme biologique. Mais à l’heure actuelle, le manque d’alternative viable ne permet pas de resserrer davantage la réglementation.
Offre limitée d’azote
La disponibilité de l’azote est le principal frein de l’expansion de la production biologique. Une étude indique qu’une croissance substantielle de l’agriculture biologique pourrait entraîner une perte de production de 57 % par rapport à l’agriculture conventionnelle, dont 77 % seraient attribuables au manque d’azote (Barbieri et coll., 2021). Compte tenu des tendances mondiales de l’offre et de la demande, il apparaît également que la dépendance de notre secteur envers le fumier conventionnel ne serait pas durable à long terme.
Premièrement, la demande de fumier conventionnel devrait augmenter. De nombreuses régions du monde tentent de développer leur secteur agricole biologique. L’Union européenne, par exemple, souhaite quasiment tripler sa surface de production agricole biologique par rapport à 2020 pour atteindre 25 % de sa surface agricole totale en régie biologique d’ici 2030. Deuxièmement, l’offre de fumier animal pourrait diminuer. En effet, la consommation de viande augmente dans les pays en développement, mais on observe la tendance inverse en Amérique du Nord et en Europe. Le passage de plus en plus marqué à des régimes alimentaires végétaux en réponse au changement climatique pourrait avoir un impact additionnel sur le secteur des productions animales, restreignant la disponibilité de ses sous-produits dans les pays du Nord.
Même si la disponibilité des intrants n’était pas une contrainte, l’offre d’azote pour la production végétale ne pourrait pas dépendre uniquement des fertilisants d’origine animale. En effet, le recours excessif au fumier pour maintenir la fertilité des sols peut entraîner des déséquilibres d’éléments nutritifs, telle l’accumulation de phosphore (P). Pour conserver des rapports N/P adéquats dans les divers systèmes culturaux, il est recommandé de ne pas dépasser 15 à 25 % d’azote fourni par du fumier animal solide (Möller et coll., 2018).
La fixation biologique de l’azote
La fixation biologique de l’azote (FBA) a toujours été une composante centrale de l’apport d’azote dans les agroécosystèmes biologiques. Elle est typiquement exploitée dans les rotations culturales qui comprennent des cultures de couverture de légumineuses. Mais l’apport net d’azote ainsi obtenu est rarement suffisant pour combler les besoins nutritionnels de nombreuses cultures maraîchères (Lynge et coll., 2023). De plus, les stratégies de culture de couverture offrent peu de contrôle du moment auquel les éléments nutritifs seront libérés.
Comme l’approvisionnement en azote est un facteur critique du maintien de la productivité des systèmes agricoles biologiques, davantage d’efforts devraient être consacrés à l’augmentation et l’optimisation de la FBA. La stratégie des engrais verts déplacés qui consiste à récolter à répétition des cultures de couverture et utiliser la biomasse fraîche fauchée comme fertilisant, est une option. L’utilisation de fertilisants à base de plantes, comme la farine de luzerne, plus pratique pour les grandes fermes et la fertilisation pendant 12 mois de l’année, en est une autre.
Recherche sur les engrais à base de plantes
À l’Université Laval, notre équipe de recherche dirigée par la Pre Martine Dorais évalue les effets du remplacement partiel ou complet des engrais animaux par des options végétales dans un agroécosystème de serre biologique. Nous étudions en particulier l’effet de différents régimes de fertilisation sur l’efficacité de l’utilisation des nutriments, les émissions de gaz à effet de serre (GES), la productivité des cultures et l’activité microbienne liée au cycle de l’azote. Des essais ont lieu dans des serres certifiées biologiques de l’Institut national d’agriculture biologique (INAB) et dans des fermes partenaires.
À travers notre travail, nous nous efforçons d’aider les productrices et producteurs de légumes biologiques sous serre à adopter des méthodes de fertilisation qui intègrent des proportions plus élevées d’engrais d’origine végétale. Ces fertilisants à base de plantes, en particulier ceux à base de légumineuses, sont pratiquement sans phosphore, ce qui les qualifie pour répondre aux besoins d’azote sans accentuer les déséquilibres des sols en éléments nutritifs. La serriculture est hautement concernée, car la consommation d’azote peut y atteindre 1250 kg/hectare.an, comme dans le cas de la tomate (Dion et coll., 2020).
La généralisation de la FBA constitue une stratégie potentielle de réduction de la dépendance aux fumiers animaux conventionnels. Cependant, la production à grande échelle d’engrais végétaux nécessitera de porter une attention minutieuse à l’usage et la répartition des terres. En outre, la FBA seule ne peut pas suffire, car elle conduirait à un épuisement des réserves de phosphore (P) et de potassium (K) du sol (Reimer et coll., 2020). D’autres options, comme le recyclage et le conditionnement de déchets alimentaires et de résidus culturaux, sont également importantes. La fertilisation azotée de l’avenir doit combiner des amendements végétaux, la FBA et d’autres intrants et méthodes culturales biologiques pour regarnir pleinement et durablement les réserves nutritives des sols.
Notre projet de recherche sur les fertilisants végétaux fait partie d’une activité plus large de la GSB4 se déroulant de 2023 à 2028, intitulée Fertilisants à base de plantes, biochar et cultures intercalaires pour améliorer la durabilité et la résilience des agroécosystèmes de serre biologiques.
References
Barbieri, P., Pellerin, S., Seufert, V., Smith, L., Ramankutty, N., & Nesme, T. (2021). Global option space for organic agriculture is delimited by nitrogen availability. Nature Food, 2(5), 363–372. https://doi.org/10.1038/s43016-021-00276-y
Canadian General Standards Board (CGSB). (2020). Organic production systems: general principles and management standards. CAN/CGSB-32.310-2020.
Dion, P.-P., Jeanne, T., Thériault, M., Hogue, R., Pepin, S., & Dorais, M. (2020). Nitrogen release from five organic fertilizers commonly used in greenhouse organic horticulture with contrasting effects on bacterial communities. Canadian Journal of Soil Science, 1–16. https://doi.org/10.1139/cjss-2019-0056
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Lynge, M., Kristensen, H. L., Grevsen, K., & Sorensen, J. N. (2023). Strategies for high nitrogen production and fertilizer value of plant‐based fertilizers. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 186(1), 105–115. https://doi.org/10.1002/jpln.202200031
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Muola, A., Fuchs, B., Laihonen, M., Rainio, K., Heikkonen, L., Ruuskanen, S., Saikkonen, K., & Helander, M. (2021). Risk in the circular food economy: Glyphosate-based herbicide residues in manure fertilizers decrease crop yield. Science of The Total Environment, 750, 141422. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141422
Reimer, M., Hartmann, T. E., Oelofse, M., Magid, J., Bünemann, E. K., & Möller, K. (2020). Reliance on Biological Nitrogen Fixation Depletes Soil Phosphorus and Potassium Reserves. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 118(3), 273–291. https://doi.org/10.1007/s10705-020-10101-w
Reimer, M., Oelofse, M., Müller-Stöver, D., Möller, K., Bünemann, E. K., Bianchi, S., Vetemaa, A., Drexler, D., Trugly, B., Raskin, B., Blogg, H., Rasmussen, A., Verrastro, V., & Magid, J. (2023). Sustainable growth of organic farming in the EU requires a rethink of nutrient supply. Nutrient Cycling in Agroecosystems. https://doi.org/10.1007/s10705-023-10297-7
Publié sur le site web de GSB4 le 5 mars 2025
La Grappe scientifique biologique 4 est un projet de recherche et de développement mené par l’industrie et cogéré par la Fédération biologique du Canada et le Centre d’agriculture biologique du Canada de l’Université Dalhousie. Elle est soutenue par le programme Agri-science dans le cadre du Partenariat canadien pour une agriculture durable d’Agriculture et Agroalimentaire Canada et par plus de 80 partenaires financiers.