Pourquoi effectuer un test de détection du gaz N2O ?

La raison est facile à trouver : selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat

Selon le Conseil international de coopération en matière de brevets (GIEC), entre 16 % et 27 % des émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine sont liées à l'agriculture.

Cependant, la plupart de ces émissions ne sont pas constituées du dioxyde de carbone que l'on connaît et qui est le principal responsable du réchauffement climatique.

Il s'agit d'un tout autre gaz : l'oxyde nitreux (N2O).

Le N2O est ce que l'on appelle le « gaz hilarant », a déclaré un chercheur de l'Université de New York spécialisé dans la pollution par les nutriments et membre de l'Initiative internationale sur l'azote.

(Initiative internationale sur l'azote, un groupe axé sur la recherche et l'élaboration de politiques en matière de pollution azotée)

David Kanter, vice-président du Fonds monétaire international, estime que cette question ne reçoit pas l'attention qu'elle mérite. Il a déclaré :

« Ce gaz à effet de serre est souvent oublié. » Pourtant, à l’échelle moléculaire, le N2O joue un rôle important dans le réchauffement de l’atmosphère.

Il est environ 300 fois plus puissant que le dioxyde de carbone.

Tout comme le dioxyde de carbone, il a une longue durée de vie, restant dans l'air pendant 114 ans en moyenne avant de se décomposer.

Il contribue également à l'appauvrissement de la couche d'ozone. En bref, l'impact de l'oxyde nitreux sur le climat ne saurait être sous-estimé. Les scientifiques du GIEC estiment que

Le N2O représente environ 6 % des émissions de gaz à effet de serre, et environ les trois quarts de ces émissions de N2O proviennent de l'agriculture.

Malgré son importante contribution au changement climatique, les décideurs politiques n'ont pas encore abordé directement la question des émissions de N2O.

Le N2O continue de s'accumuler. Une étude de 2020 sur les sources et les puits de N2O a révélé qu'au cours des 40 dernières années, le N2O

Les émissions ont augmenté de 30 %, dépassant presque le scénario d'émissions le plus pessimiste du GIEC. Le principal responsable : les terres agricoles.

les sols – notamment en raison de l’utilisation massive à l’échelle mondiale d’engrais azotés de synthèse.

Aujourd'hui, les scientifiques testent différentes méthodes de traitement des sols ou d'ajustement des pratiques agricoles afin de réduire la production de N2O.

Mike, écologue agricole et pédologue à l'Université d'État de l'Iowa

« Tout ce qui peut améliorer l’efficacité des engrais sera très important », a déclaré Michael Castellano, expert en utilisation des engrais.

Cela sera d'une grande aide.

Un cycle de l'azote déséquilibré

Le cycle de l'azote terrestre a été perturbé par l'activité humaine. Avant l'essor de l'agriculture moderne, les exploitations agricoles

La majeure partie de l'azote disponible pour les plantes provient du compost, du fumier et des micro-organismes fixateurs d'azote, qui absorbent le diazote (N2) et le transforment en azote.

Il est transformé en ammonium, un nutriment soluble qui peut être absorbé par les racines des plantes.

Cela a changé avec l'avènement du procédé Haber-Bosch.

Cela permet de produire de l'engrais ammoniacal en grandes quantités à l'échelle industrielle.

L'utilisation généralisée d'engrais synthétiques a permis d'accroître les rendements agricoles et de nourrir la population mondiale. Mais les excès de nitrates et d'ammonium ont également eu des conséquences néfastes.

La production d'engrais ammoniacaux représente environ 1 % de la consommation énergétique mondiale et des émissions de dioxyde de carbone.

1,4 % (le procédé nécessite de chauffer l'azote et de le soumettre à des pressions allant jusqu'à 400 atmosphères, il est donc très énergivore).

Plus important encore, les engrais peuvent entraîner une augmentation des émissions de N2O car les agriculteurs appliquent souvent des engrais en grande quantité plusieurs fois par an.

L'engrais azoté est appliqué mais ne peut être entièrement absorbé par les cultures.

Si ces engrais ne peuvent pas être entièrement absorbés par les racines des plantes, une partie ruissellera dans les champs et polluera les cours d'eau.

Le reste est absorbé par toute une gamme de micro-organismes du sol, qui transforment l'ammoniac en nitrite puis en acide nitrique.

Le sel est ensuite transformé en azote. Au cours de ce processus, plusieurs étapes peuvent produire du N₂O comme sous-produit.

L'utilisation excessive d'engrais peut engendrer de la pollution, notamment la formation de N2O. Les engrais peuvent être composés de groupes ammonium ou nitrate.

Lorsque les racines n'absorbent pas tous les nutriments, l'engrais restant subit une série de transformations par l'intermédiaire de micro-organismes.

La majeure partie de l'azote est sous forme de gaz azote (N2), et une petite quantité sous forme de N2O (un puissant gaz à effet de serre).

Retour à l'atmosphère.

Pour réduire les émissions de N2O, on peut répartir soigneusement les engrais en fonction des besoins des cultures, ou trouver des moyens de maintenir les rendements et d'économiser les engrais.

À cette fin, les scientifiques testent différentes méthodes. Une stratégie de recherche actuelle consiste à utiliser la précision

Technologie agricole utilisant la télédétection pour déterminer quand et où ajouter de l'azote aux champs, et en quelle quantité.

Une autre approche consiste à utiliser des inhibiteurs de nitrification, des substances qui inhibent la réaction par laquelle les micro-organismes transforment l'azote ammoniacal en azote nitrique.

Des produits chimiques qui bloquent la production de N2O et retiennent l'azote dans le sol, permettant ainsi aux plantes de croître plus longtemps.

utiliser.

Selon l'Institut international d'analyse des systèmes appliqués (IIASA),

En 2018, des chercheurs de l'Institut d'analyse des systèmes ont estimé que d'ici 2030, si ces deux technologies étaient largement adoptées,

Cette approche permettrait de réduire les émissions de N2O d'environ 26 % par rapport aux pratiques actuelles. Mais les chercheurs affirment que pour aider

Ces mesures ne suffisent pas pour atteindre les objectifs de réduction des gaz à effet de serre fixés par l'Accord de Paris sur le climat.

Explorer d'autres stratégies.

Une approche possible consiste à exploiter le potentiel de certains micro-organismes pour fournir directement de l'azote aux plantes, comme le font les bactéries fixatrices d'azote avec le soja.

« Il y a une véritable mine d'or dans le sol », a déclaré Isai Sa

Isai Salas-González, rédacteur en chef 2020 des Annals of Microbiology, a déclaré :

L'un des auteurs d'un article sur les microbiomes végétaux paru dans le Journal of Microbiology et d'une publication récente

Juste à l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill

Un biologiste computationnel qui a terminé son doctorat.

Dans cette optique, Pivot Bio a lancé en 2019 un produit appelé Pivot Bio.

Le produit microbien de Proven agirait en versant l'inoculant dans le sillon où sont plantées les graines de maïs.

Elle établit une relation symbiotique avec les racines des cultures. (Pour le sorgho, le blé, l'orge et le riz, l'entreprise prévoit également de

Les micro-organismes « nourrissent » les plantes avec un peu d'azote à chaque fois, en échange des sucres exsudés par celles-ci.

« Cela permettra de réduire le besoin en engrais synthétiques », a déclaré Karsten Temme, PDG de Pivot Bio.

Dit.

Taimi a déclaré que les scientifiques de l'entreprise avaient fait cette découverte en isolant une souche de Kosakonia dont le génome possédait déjà la capacité de fixer l'azote.

des souches de sacchari pour fabriquer l'inoculant. Même si ces gènes n'étaient pas initialement actifs en conditions réelles,

Mais grâce à l'édition génique, les scientifiques ont pu réactiver un ensemble de 18 gènes afin que

Même en présence d'engrais synthétiques, la nitrogénase peut être synthétisée.

« Ils commencent à synthétiser cette enzyme », a déclaré Tammy.

Steven Hall, biogéochimiste à l'Université d'État de l'Iowa, utilise actuellement de grands

Le produit a été testé dans de petits conteneurs, de la taille d'une poubelle. Du maïs a été semé dans ces conteneurs et les chercheurs y ont placé l'inoculant.

Le sol a ensuite été traité avec différentes doses d'engrais synthétiques et le rendement du maïs, la production de N2O et le

Bien que les résultats des tests ne soient pas encore disponibles, Hall a déclaré que pour les « micro-organismes »

L'hypothèse selon laquelle la biomasse réduit le besoin en engrais et donc les émissions de N2O a été

Les résultats préliminaires le confirment.

Un chercheur de l'Université d'État de l'Iowa au travail. Pour mesurer les émissions de N₂O, les scientifiques utilisent

On utilise une boîte fermée pour recueillir les émissions du sol, à partir desquelles des échantillons sont ensuite prélevés.

Mais certains pédologues et microbiologistes restent sceptiques quant à cette solution miracle impliquant des microbes.

Tulum Ma, étudiante diplômée en microbiologie environnementale à l'Université de Guelph, au Canada

Tolu Mafa-Attoye affirme que les « biofertilisants » comme celui-ci ont connu un succès mitigé.

le taux, qui dépend du sol et de l'environnement dans lequel il est appliqué.

Par exemple, dans une étude menée sur un champ de blé, l'inoculation avec des micro-organismes bénéfiques a augmenté la croissance des plantes mais a produit

Il reste encore beaucoup d'inconnues, comme l'écrivaient les collègues de Marfa-Atoyeh à Guelph en février.

Dans Frontiers in Sustainable Food Systems

Par exemple, si les micro-organismes auront un impact négatif sur l'écologie des sols, ou s'ils seront remplacés par des micro-organismes indigènes.

battre.

Caroline Orr, microbiologiste à l'université de Teesside au Royaume-Uni, a déclaré :

Orr, professeur de biotechnologie à l'Université du Wisconsin-Madison, affirme qu'au lieu d'ajouter de nouveaux microbes, il est préférable de favoriser la croissance des microbes souhaités déjà présents dans le sol.

Il a été constaté que la réduction de l'utilisation des pesticides entraînait une plus grande diversité des communautés microbiennes et une fixation naturelle de l'azote plus importante.

De plus, la production de N2O est influencée par le carbone, l'oxygène et l'azote – tous ces éléments étant affectés par l'utilisation d'engrais, l'irrigation et le travail du sol.