EfficacitéN niveau2 (avec fix.+ dep.)

Département fédéral de l'économie, de la formation et de la recherche DEFR Agroscope

2 Octobre 2014

L’efficacité de l’azote dans les exploitations agricoles helvétiques

Harald Menzi

Remarques générales

Enquête représentative 2007

− Procédure

− Résultats import et export de l'azote

− Résultats de l’efficacité d'azote

− Facteurs d'influence

Evaluation de l'efficacité d'azote Comment améliorer l’efficacité

− Résumé des mesures possibles

− Quelle est le potentiel? (calcul de modèles) Conclusions

Contenu de la présentation

Principe de l'efficacité des nutriments

L'efficacité décrit la proportion

− Entre produit et investissement

− Export par produits vs. import d’intrants (nutriments, énergie etc.)

Dans le cadre des flux de substances, généralement exprimé comme Export = % de l'import

L'efficacité des nutriments se réfère normalement sur bilan import/export de l'exploitation

L'efficacité des nutriments très adapté pour N, parce que

− N a un effet direct sur le rendement

− Pertes importantes par ammoniac, dénitrification, lessivage

− pour P et K norme de fumure = absorption en produits exportes

(pas de pertes)

Amélioration de l'efficacité des nutriments

Une amélioration de l'efficacité des nutriments est intéressante pour l'exploitation

− Accomplissement des objectifs PER (Suisse-Bilan)

− Réduire les coûts de fertilisation

− Avec intrants N limités (PER) efficacité = rendement (rendement plus élevée et/ou réduction du risque de diminution)

Une amélioration de l'efficacité l'azote est intéressante pour l'écologie et l'économie

− Réduction des pertes environnementales (lessivage NO

, volatilisation de NH

, N

O) et accumulations

− Amélioration de l'utilisation des ressources

Une amélioration de l'efficacité de l'auzote est possible

sur (presque) chaque exploitation

Présentation de l'efficacité des nutriments

Efficacité niveau 1: relatif aux apports des agents de production (engrais, aliments)

Efficacité niveau 2: relatif aux apports totaux (incl. fixation, déposition etc.)

Import d'azote Export d'azote

engrais, semences aliments complémentaire

produits végétales produits animal fixation N

déposition N

exploitation

Réflexions générales

Efficacité niveau 1 est pertinente pour les agriculteurs, mais exprime peu quant au potentiel de pollution

Efficacité niveau 2 = pollution potentielle de l'environnement

− Avec l’hypothèse, d’aucune accumulation d'humus sur sol suisse

− ≠ pollution réelle de l'environnement, car pertes par dénitrification en grande partie sous forme N

Une production sans pertes n'est pas possible ( pertes d'ammoniac et dénitrification, lessivage)

Les apports estimés par fixation et déposition sont

relativement imprécis ( en moyenne 40-50 % des apports totaux

sur l’exploitation)

Efficacité d'azote de l'agriculture Suisse selon enquête représentative 2007

Base de données

• Données sur les techniques de production de ~3200

exploitations selon enquête de l'inventaire des émissions NH

• 3 régions; zones d'altitude vallée, colline, montagne; 5 types d'exploitation

• Sélection de 1430 exploitations Exclues:

• Exploitation sans surface

• Exploitation sans utilisation d'engrais

• Exploitation spécialisées engraissement/petits ruminants/cultures sp.

• Données sous forme anonyme

Mise en valeur des résultats par D. Mahrer et B. Gregis (HAFL) – merci!

central

est ouest/est

Zone vallée colline montagne

Evaluation de l'enquête: Calcul des imports

De l'enquête

Nombre d'animaux; surface des différentes cultures Quantité d’aliments complémentaires par vache laitière Teneur des aliments porcs

Engrais azotés

Hypothèses

Teneur MA des aliments complémentaires pour vaches laitières (16/18

% MA été/hiver)

Quantité aliments bovin à l'engrais, porcs, volaille (selon DBF) Teneurs aliments bovin à l'engrais, volaille

Déposition N: zones vallée 25 kg N/ha, collines 20 kg, montagnes 15 kg

Fixation N: 4 kg/t MS prairies artificielles, 1.5 kg N/t MS prairies

permanentes

Evaluation de l'enquête: Calcul des exports

De l'enquête

Performance laitière

Remonte et vente de vaches/veaux (déduit du n°d’ani maux)

Hypothèses

Rendements production végétal: rendements standard selon DBF Performance de croissance veaux, porcs, volaille (selon DBF)

Teneur animaux, lait, œufs (selon DBF)

Calculs supplémentaires

• Excrétion N animaux (selon DBF)

• Pertes de NH

Evaluation de l'enquête: Import et export de N

Import N: 194 kg N/ha; 60 % agents de production, 40 % de l'atmosphère Export N: 78 kg N/ha; production animale 64 %, production végétale 36 % vallée > colline > montagne

altitude Import N (moyenne) Export N

nombre Aliments engrais fixation déposition prod. animal prod. veg.

expl. kg N/ha kg N/ha kg N/ha kg N/ha kg N/ha kg N/ha

toutes expl. 1430 65.5 50.4 59.3 19.2 49.5 28.4

vallée 814 74.3 58.9 63.0 25.0 50.4 41.2

colline 452 62.8 43.5 58.5 20.0 52.9 15.0

montagne 164 29.5 27.9 42.9 15.0 35.9 1.6

Evaluation de l'enquête: Import et export de N

Import N: porcs/volaille >> mixte > prod. laitière = grandes culture Export N: porcs/volaille > grandes culture > mixte > prod. laitière

Evaluation de l'enquête: Efficacité d'azote (moyenne)

Efficacité niveau 2 réduite selon l’altitude

(vallée > colline > mont.) Grandes variations entre

types d'exploitation

− Grandes culture le plus elevé

Bonne efficacité en comparaison

internationale

− Production laitière Irlande 27 % (O'Brian et al. 2014)

− Oenema moyen "systèmes agraires" ~35 %

Sur 20 ans, efficacité N améliorée, grâce à PER

nieveau 1 niveau 2

zone agents de production apports totaux

toutes expl. 88% 41%

Efficacité: N-Export en % du N-Import (moyen)

vallée 90% 44%

colline 84% 38%

montagne 88% 33%

nieveau 1 niveau 2

typ d'exploitation agents de production apports totaux

grandes cultures 114% 69%

prod. laitière 99% 34%

porcs, volaille 56% 37%

mixtes 102% 46%

Evaluation de l’enquête: Efficacité d'azote (variation)

Variation importante entre exploitations. Causes possibles:

− Différences importantes de condition, structure, technique de production

− Imports et exports particulièrement élevée

− Fautes dans les questionnaires ou les hypothèses

Néanmoins, le moyenne est une base utile pour juger la situation générale Valeurs extrêmes peuvent permettre à identifier des facteurs d'influence

importantes

exploitations laitières

Evaluation de l'enquête:

Efficacité d'azote (facteurs d'influence)

Influence positive du % surface ouvert dans la SAU sur l'efficacité N

− Production végétale plus efficace que production végétale destinée aux animaux sur l’exploitation efficacité élevée du type d'exploitation "grande cultures"

− Raison importante pour la grande variation entres exploitations

Influence de la proportion des surfaces ouvertes dans la SAU

y = 0.3573x + 0.2992 R² = 0.4011

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

EfficacitéN niveau2 (avec fix.+ dep.)

% surface ouverte dans la SAU

Evaluation de l'enquête:

Efficacité d'azote (facteurs d'influence)

Influence de la charge en bétail (exprimé en excrétion N kg/ha SAU)

y = -0.0004x + 0.4779 R² = 0.0668

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

0 200 400 600 800 1'000

EfficacitéN niv. 2 (avec fix.+ dep.)

excretion N (kg Ntot/ha SAU) toutes exploitation

y = 0.0011x + 0.1715 R² = 0.2669

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

0 200 400 600 800 1'000

EfficacitéN niv. 2 (avec fix.+ dep.)

excretion N (kg Ntot/ha SAU) Exploitations production laitière

L’observation des différents groupes ou de toutes les exploitations peut mener a des conclusions différentes

− Direction (positive/negative) et ampleur de l’effet

− Variation

Evaluation de l'enquête:

Efficacité d'azote (facteurs d'influence)

L’observation des différents groupes ou de toutes les exploitations peut mener à des conclusions différentes

− Direction (positive/negative) et ampleur de l’effet

− Variation

C'est aussi le cas pour d'autres facteurs d'influence (surface d'exploitation, densité animale, fumure N, proportion engrais de ferme, émissions NH₃)

Influence de la charge en bétail (exprimé enexcrétion N kg/ha SAU)

y = -0.0004x + 0.4779 R² = 0.0668

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

0 200 400 600 800 1'000

EfficacitéN niv. 2 (avec fix.+ dep.)

excretion N (kg Ntot/ha SAU) toutes exploitation

y = 0.0011x + 0.1715 R² = 0.2669

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

0 50 100 150 200 250 300 350

EfficacitéN niv. 2 (avec fix.+ dep.)

excretion N (kg Ntot/ha SAU Exploitations production laitière

Toutes exploitations

Taille d’exploitation: effet légèrement positif

Charge en bétail (excrétion N kg/ha SAU): effet clairement négatif

• Utilisation N en production végétal: effet clairement négatif Proportion d’engrais de ferme dans l’utilisation N total: effet

légèrement négatif

Emission NH

: effet négatif

Expoitation de prodution laitière

Taille d’exploitation: effet légèrement negatif

Charge en bétail (excrétion N kg/ha SAU): effet positif

• Utilisation N en production végétal : effet légèrement positif

Proportion d’engrais de ferme dans l’utilisation N total : effet positif Emission NH

: effet positif

Evaluation de l'enquête:

Efficacité d'azote (facteurs d'influence)

Appréciation de l’efficacité N

Est’ce que une appréciation est fiable?

Une appréciation comparative claire entre exploitations est difficile

− Grande influence des structures (proportion SAU, charge en bétail etc.)

− Influence des conditions naturelles (sol, exposition, température, précipitation/sécheresse, durée de la période de végétation etc.)

− Interactions (par. ex. charge en bétail – SAU – engrais de ferme – émissions)

Manque de méthode d’appréciation établie qui considère les diff.

structurelles tâche pour recherche/vulgarisation/mise en pratique

Le développement d’une exploitation au fil des ans peut bien être jugée (si pas de changement structurel important)

Le comparaison entre exploitations avec des structure similaire peut être intéressante (p.ex. même type d’exploitation)

Signification de l'étude limitée car rendements sont inconnus

Comment améliorer l’efficacité d’azote?

Approches principales

Structure d’exploitation

− Proportion de surface ouvertes

− Charge en bétail pas plus élevée que capacité à utiliser engrais de ferme

Production végétale optimale (fumure, rotation des cultures) Production animale optimale

Diminution des pertes (spécialement NH

) Attention aux conflits d‘objectifs

− Bien-être animal

− Exigences écologiques

− Trade-offs (p.ex. pertes NH₃ ↓ ─ pertes par dénitrification ↑)

Comment améliorer l’efficacité d’azote?

Production végétale optimale

Cultures adaptées au site, qui assures des rendements satisfaisant; rotation des culture adaptée

Fumure de chaque culture adaptée aux besoins, tant en quantité qu’en fréquence, en considération du

− Potentiel du site (niveau parcelle)

− Rendements effectifs

Améliorer des rendements sans augmenter la fertilisation

− Technique de production optimale, nouvelles variétées etc.

− Potentiel d’économie de la fumure sans risques de pertes de rendement réduire fumure si possible

Si diminution des pertes sans augmentation de rendement

réduire fumure

Comment améliorer l’efficacité d’azote?

Production animale optimale

Alimentation adaptée aux besoins des animaux

− Eviter excédents de protéines (excepté excédents inévitable dans des systèmes de production herbagères)

− Limiter quantité d’aliments complémentaires (bonne efficacité alimentaire chez le porc/volaille; complément restrictif chez l’herbivore)

− Alimentation par phase de production

− Optimisation des acides aminés (porcs/volaille)

− Addition de composants pauvres en protéine en été chez le bovin

− Composant de fourrage spéciaux

Animaux en bonne santé, fertiles et productives

− Bien-être animal (mouvement, température etc.)

− Taux de remonte optimal

− Niveau de production adapté

Comment améliorer l’efficacité d’azote?

Réduction des pertes (spécialement NH

)

Epandage avec pertes réduites en engrais de ferme

− Techniques d’épandage spéciaux (rampe d’épandage à tuyaux souple, injection etc.)

− Prise en compte de la météo (pas les jours de chaleur, épandage le soir)

− Enfouir rapidement le fumier

Réduire les pertes dans les stabulations

− Systèmes des pertes réduites

− Drainage rapide d’urine

− Nettoyage régulier

− Température raisonnable en été

Réduire les pertes de stockage d’engrais de ferme

− Stockage couvert pour lisier/purin et fumier de volaille

Comment améliorer l’efficacité d’azote?

L’observation intégrale du système est importante

Imports

Quantification du potentiel pour améliorer l’efficacité d’azote

Méthode de calcul

Model NEFFI (BDU 2004)

− Basé sur données DBF (normes de fumure, rendements. excrétion)

Exploitation modèle mixte (production laitière, grandes cultures)

− 20 ha SAU (13 ha prairie fertilisée, 2 ha blé d’automne, 2 ha orge d’automne, 1 ha colza, 1 ha maïs ensilage)

− 20 vaches laitières avec remontes, 7000 kg lait / lactation

− Import production animale: 20x500 kg aliment complémentaire équilibré (17% MA), 800 kg aliment complémentaire génisses (17 % MA) = 294 kg N

− Export production végétale (rendement standard): 525 kg N

− Fixation N estimée selon Boller et al. (2003): 5 ha prairie artificielle (25 % trèfle, 110 dt/ha), 10 ha prairie permanente (10 % trèfle, 90 dt/ha)

− Déposition N: 25 kg N/ha (selon SR BUWAL 275)

Quantification du potentiel pour améliorer l’efficacité d’azote

Exploitations pouvant être en dessous du scénario de base

scénario flux et efficacité d'azote (kg N/ha SAU)

import export bilan efficacité

scénario de base (selon DBF) 143 71 72 49%

base avec 10 % surplus selon DBF 157 71 86 45%

base avec 800 kg alim. compl. par vache 151 71 81 47%

base avec 10 % surplus et 800 kg alim. compl. 165 71 95 43%

base avec +10% rendement végetal 143 72 71 51%

base avec +10% rendement laitier 143 74 69 52%

base avec +10% rendement general 143 77 66 54%

base, taux de remonte 1/2 144 73 71 51%

base, perte de NH3 reduit par 1/4* 144 75 69 52%

* N additionnel utiliser en production herbagère; rendement additionnels 1.2 dt MS/kg N (Suisse-Bilan); 22.25 vaches

scénario flux et efficacité d'azote (kg N/ha SAU)

import export bilan efficacité

scénario de base (selon DBF) 143 71 72 49%

Quantification du potentiel pour améliorer l’efficacité d’azote

Potentiel d'amélioration

Quantification du potentiel pour améliorer l’efficacité d’azote

Résumé des scénarios

basis, +rendement, - taux de remont, - perte NH3 146 86 60 59%

scénario N flux et efficacité (kg N/ha SAU)

Import Export Bilan efficacité

efficacité selon inventaire (moyen tout expl.) 41%

base avec 10% surplus N, 800 kg alim. compl./vache) 165 71 95 43%

scénario de base (selon DBF) 143 71 72 49%

Potentiel d’amélioration encore considérable!

Conclusions

Des études additionnelles sont nécessaires avec la considération des rendements effectifs

L’efficacité de N dans l’agriculture Suisse est relativement bonne:

Il existe encore un potentiel d’amélioration considérable

Mesures pour améliorer l’efficacité N concerne: structure de l’expl., prod. végétale, prod. animale, réduire les pertes

L’observation intégrale du system est importante

− Pour exploitation individuelle

− Méthode d’appréciation qui prend en compte les différences structurelles

Efforts communs pour recherche/vulgarisation/pratique agricole

Allons-y !