Séminaire thématique : "Le cycle de l'azote"

L’azote est essentiel à l’évolution et à la perpétuation de la vie sur Terre au même titre que la photosynthèse. Que ce soit sous la forme d’engrais ou d’explosifs, la maîtrise de ses effets et des procédés en vue sa production a attiré l’attention dès le XIXe siècle. Au fil du temps, cet élément é occupé ainsi une place centrale dans la recherche de modèles pour le développement et la transformation de l’agriculture. Il se trouve, dans le même temps, au cœur des préoccupations qui mettent en cause les pollutions industrielles et les dégradations environnementales. Si le cycle naturel de l’azote a fini pour être fortement perturbé par les activités humaines, qui en ont modifié la disponibilité, les implications restent encore mal évaluées pour les écosystèmes à travers le monde.

Intervenants

Petros Chatzimpiros (socio-écologue, LIED, Université Paris Cité)

Régimes de fertilisation de l’agriculture et limites alimentaires mondiales

Depuis des millénaires, l’humanité tire l’essentiel de son alimentation de l’agriculture dont la capacité nourricière évolue avec des transitions sociotechniques. Parmi les facteurs clés qui conditionnent cette capacité, figurent la fertilisation et modes d’occupation des terres et la compétition entre alimentation animale et humaine – cette compétition se cristallise aujourd’hui dans la teneur en produits animaux des régimes alimentaires. L’invention de l’agrochimie, et en particulier la production massive d’engrais azotés de synthèse à partir du début du XXe siècle, ont profondément transformé l’agriculture mondiale et ses perspectives nourricières mais aussi son rapport à l’écologie planétaire. En permettant une abondance inédite de nutriments dans l’agriculture, les engrais industriels ont permis de produire plus sur moins de terres et ont rompu avec deux nécessités jusqu’alors absolues : le retour d’un maximum de déjections aux terres cultivées et l’utilisation la plus efficace possible des intrants. Aujourd’hui, après un siècle d’engrais industriels, la pollution environnementale par l’azote d’origine agricole est un problème structurel, de même que la question de la capacité nourricière mondiale revient en surface sous l’effet notamment de la poussée démographique couplée à la consommation accrue de protéines animales. L’exposé présentera les enjeux et mécanismes de production alimentaire et les limites mondiales associées.

Alia Dellagi (biologiste, AgroParisTech, Université Paris-Saclay IJPB)

Microbe mediated plant N nutrition

Nitrogen (N) is an essential element for plant productivity, thus, it is abundantly applied to the soil in the form of organic or chemical fertilizers that have negative impacts on the environment.  Nitrogen use efficiency (NUE) is the capacity of crop to valorize N present in the soil for the production of biomass.  Currently, there are three major targets for enhancing NUE in agriculture: (i) plant breeding (ii) employing alternative and improved agronomic practices, and (iii) utilizing the beneficial effects of microbes through the study of plant microbiota. Exploiting the potential of beneficial microbes and identifying crop genotypes that can capitalize on symbiotic associations may be possible ways to significantly reduce the use of N fertilizers while maintaining yields. The best-known example of symbiotic association that can reduce the use of N fertilizers is the N2-fixing rhizobial bacteria and legumes. Bacterial taxa other than rhizobial species can develop associative symbiotic interactions with plants and fix N2. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are other microorganisms that can develop symbiotic associations with most terrestrial plants, favoring access to N nutrients in a larger soil volume through their extra-radical mycelium. Using combinations of different beneficial microbial species is a promising strategy to boost plant N acquisition and foster a synergistic beneficial effect between symbiotic microorganisms. In this review, we present an overview of the current knowledge and future prospects regarding plant N nutrition improvement through the use of beneficial bacteria and fungi associated with plants, individually or in combination.

David Kanter (environmental studies, New York University)

Governing Nutrient Pollution Beyond Farmers

Nutrient pollution is one of the most significant environmental issues of our time, driven by the oversupply of fertilizer and manure to agricultural land. Most policies focus on changing farmer behavior, which is extremely difficult, largely ineffective and a major reason why pollution levels continue to rise. A more creative governance framework that can avoid the pitfalls of farmer-focused policies while spurring reductions in agricultural nutrient pollution is critical. Consequently, the core objective of the Governing Nutrient Pollution Beyond Farmers project is to design a new governance framework to address agricultural nutrient pollution in the US and the EU aimed at agri-food system actors beyond the farm capable of influencing farm-level nutrient management – from fertilizer companies to multinational retailers. Doing so would shift the regulatory burden away from the farmer and transform an intractable non-point source problem into a series of more manageable point source approaches.

Débat final animé par Delphine Arbelet-Bonnin (biologiste, LIED, Université Paris Cité) et Martin Hendel (physicien, LIED, Université Paris Cité)