Le phosphore d’origine agricole : diagnostics et solutions pour limiter les transferts vers le milieu aquatique L.Fourrie / F.Butler (1), P.Castillon (2), D.Hanocq (3), M.Fougère (4), P.Levasseur (5), C.Gascuel (6), J.M.Dorioz (7), C.Morel (8), C.Raison (9), C.Aubert (10) (1) ACTA (2) Arvalis-Institut du végétal, (3) Chambres d’agriculture de Bretagne, (4) Chambre d’agriculture de Loire-Atlantique, (5) IFIP-Institut du porc, (6) UMR SAS (INRA Rennes), (7) UMR CARRTEL (INRA Thonon les Bains), (8) UMR TCEM (INRA Bordeaux), (9) Institut de l’élevage, (10) ITAVI

P dissous, P soluble (SRP) = Contexte : Phosphore/phosphate et environnement en région d’élevage intensif Forte affinité pour phases solides et biologiques Biodisponibilité du P des sols : P dissous + P diffusible Phosphore agricole aujourd’hui surtout diffus Transferts par (i) ruissellement/érosion (ii) infiltration/drainage Points d’émission potentiels : chemins, berges, points d’abreuvement Phosphore mobilisé : soit accumulé au fil du temps (altération et fertilisation) soit provenant d’apports récents Bretagne : Apports importants d’effluents d’élevage Disponibilité en P des sols Eutrophisation P total eau brute (TP) P particulaire (PP) P sorbé ou précipité P dissous, P soluble (SRP) = P total eau filtrée PO43- «Assimilable» 0.45 ou 0.7 µm Fixé sur particules en suspension (MES), sédiments Diffusion

Une approche à différentes échelles Acquérir des connaissances sur les bilans de phosphore dans les systèmes agricoles intensifs Echelles départementale, cantonale (Nord-Ouest), exploitation Identifier et évaluer les solutions pour réduire les quantités de P apportés aux parcelles Echelle de l’exploitation d’élevage x 3 filières (bovin, volaille, porc) Analyse BDD réseaux (500 EA lait 2000-2005 ), enquêtes, bibliographie Etudier l’effet des pratiques agricoles sur les transferts de P hors des parcelles agricoles Échelle parcelle (ruissellement et drainage) : 5 dispositifs expérimentaux (Kerguéhennec - CA Bretagne, La Jaillière - ARVALIS, Derval – Idele et CA44, Pierroton – INRA UMR TCEM) Échelle Bassin Versant : comparaison de 2 BV de 5 km² (Moulinet 50, Naizin 56) Analyse bibliographique : disponibilité potentielle du P particulaire diffus Intégrer les acquis dans une démarche de diagnostic et de conseil Test d’indicateurs de risque de transfert de Phosphore (Europe du Nord et Amérique) Document de synthèse à destination des acteurs du terrain

Bilan agronomique : déterminant de l’évolution de la disponibilité du phosphore Bilan de phosphore dans les départements français en 2000 et 2006 (Molé T, 2008) Teneur en P assimilable Source : Gis Sol, Follain et al., 2009 2006 2000 Réduction des excédents dans l’ouest (sauf Landes) : diminution de la fertilisation minérale, des effectifs animaux et des rejets P (alimentation) Bilan positif augmentation de la disponibilité de P dans les sols 30 départements à bilan négatif : la fertilisation ne compense pas les exportations des cultures

Exploitation laitière : un bilan de P de moins de 7kgP/ha est possible Sorties Entrées Excédent du bilan 9 8 6 14 1 3 4 5 2 13 Lait spécialisé Lait + viande Lait + cultures Lait AB kg P/ha SAU Engrais Aliment Lait Viande Culture 7 -1 Un bilan bien corrélé aux entrées et surtout aux engrais (Source : réseaux d'élevage bovins lait 2000-2005 - Traitement IDELE Exploitations les plus efficientes en termes de gestion de P

Réduction des rejets de P dans les exploitations avicoles 60 à 70 % du P ingéré déjections Deux leviers de réduction : Amélioration de l’alimentation pour une meilleure assimilation du P Optimiser la supplémentation en P minéral Utilisation de phytases pour rendre disponible une partie du P phytate (réduction de 20 à 30% des rejets) Enquête 2008 / Corpen 2006 : réduction de 5 à 35% des rejets en P Transfert des déjections dans les zones en déficit de surfaces d’épandage : effluents Séchage compostage Produits organiques NFU Céréaliers Viticulteurs Gain P2O5 Alim. Transfert Bretagne 3,5kg/ha 37% 63% Cotes d’Armor 7,5kg/ha 16% 84%

Avec incorporation de fumier Rôle de la disponibilité de P sur les transferts par ruissellement Accroissement disponibilité du P du sol forte augmentation P dissous dans les eaux Avec incorporation de fumier Relation entre teneur P Olsen et teneurs en P dissous (axe de droite) et P total (axe de gauche) des 15 premiers mm de ruissellement – Kerguéhennec (56) P particulaire (P total) dépend surtout de l’importance de l’érosion (stabilité structurale, l’affinement du lit de semence) Limiter l’enrichissement des sols en P et éviter les apports dans les parcelles à risque de transfert vers l’eau

drainage + ruissellement Rôle de la fertilisation P sur les transferts par ruissellement et drainage Concentration moyenne de P dissous de 1999 à 2008 dans les eaux de drainage entre deux parcelles l’une avec engrais minéraux et l’autre avec fumier de bovin (La Jaillière, 44) Effet d’apports de P minéral dans 3 parcelles de blé sur les transferts cumulés de P dissous en 2006-2007 (La Jaillière, 44) Avec incorporation de fumier Flux P dissous g P ha-1 semis de blé le 16/10/06 69 kg P2O5 ha-1 (18-46-0) le 21/02 12 mars 2007 drainage seul ruissellement seul drainage + ruissellement jours après le 1/10/2006 Pluviosité = 90 mm du 21/02 au 12/03 Apports organiques P dissous eaux drainage plus élevés qu’avec des apports de P minéraux : effet dose, nature du P Incorporer dans le sol le phosphore apporté par les engrais organiques et minéraux avant les fortes pluies Apports de P Transferts de P dissous plus élevés pour le ruissellement que pour le drainage

Rôle du travail du sol sur les transferts de P dissous par drainage Comparaison pendant 10 ans des flux et des concentrations de P dissous entre deux parcelles drainées de La Jaillière (44) l’une en labour, l’autre sans labour (TCSL) drainage cumulé (mm) flux cumulé de P dissous (g P ha-1) labour 337 µg P L-1 152 µg P L-1 Concentrations moyenne /10 ans de P dissous TCSL Dans les parcelles drainées, la suppression du labour : réduit les transferts de P total par ruissellement (mais quantités faibles) mais accroit les pertes de P dissous par le drainage

Bilans comparatifs des émissions de phosphore de deux Bassins Versants agricoles (1/2) Contexte pédoclimatique identique : schiste, sol limoneux, climat océanique, pentes modérées Moulinet (4,5 km²) Basse Normandie (Ducey) Elevage semi-intensif, prairies Berges dégradées (abreuvement…) Bocage important (47 m/ha) Kervidy-Naizin (5,0 km²) Centre Bretagne (Pontivy) Elevage intensif, maïs, blé Ripisylves Peu de bocage (27 m/ha)‏ Echantillonnage des sources de P: sédiments, berges organiques, berges minérales, cultures, zone humide

Matières en suspension Bilans comparatifs des émissions de phosphore de deux Bassins Versants agricoles (2/2) Moulinet Flux importants de MES et PP (mais MES peu chargées en PP): forte érosion des berges Faible teneur P dissous Flux de P contrôlé par érosion Matières en suspension Kervidy-Naizin Flux plus faibles de MES et PP : bonne protection des berges MES proviennent des versants : plus concentrées en PP Flux de PO4 équivalent avec un ratio PO4/TP élevé : niveau d’intrants élevés Contrôlé par une interaction sol – nappe superficielle (crues)

Conclusions La réduction des « sources » de phosphore: La maîtrise de la biodisponibilité du phosphore du sol La réduction des excédents du bilan de P à l’échelle de l’exploitation et de la parcelle La réduction des « transferts » de phosphore: La mise en œuvre de techniques au sein de la parcelle La mise en place de solutions d’aménagement à l’échelle des BV Vision globale à l’échelle du territoire approche intégrative des différents leviers d’amélioration

Valorisations Ce projet a permis de réunir une communauté de spécialités différentes et complémentaires sur un problème majeur et de traiter dans sa globalité la question des transferts de phosphore d’origine agricole Ces résultats peuvent permettre : d’orienter les réflexions en matière de programme d’action sur les bassins versants d’affiner les conseils en matière d’interventions culturales et en particulier de fertilisation Diffusion des résultats : Publications techniques : TeMA, Réussir aviculture, Cap Agro, Perspectives Agricoles… Poster aux Journées du Comifer-Gemas en 2009 Interventions auprès de FDSEA Mayenne section avicole (25-30 éleveurs, techniciens), CRA Bretagne (conseillers) Séminaire de restitution finale le 8 avril 2010 à Rennes : 120 participants Document de synthèse à destination des techniciens

Suites données ou envisagées Poursuite des travaux CRAB (Kerguéhennec) : suivi de la concentration en C et P en surface dans les parcelles en non labour et avec fertilisation organique INRA de Pierroton : valorisation du travail de 15 ans sur les cases lysimétriques ARVALIS : transferts de phosphore dans des bassins versants du sud de la France INRA de Rennes : démarche de diagnostic des risques de transfert à l’échelle des bassins versants via Territ’Eau (Agro-Transfert Bretagne) ITAVI : révision des références CORPEN en volaille Développement d’indicateurs environnementaux, de sensibilité du phosphore Intérêt majeur mais limites encore importantes Modélisation des flux de phosphore, du devenir environnemental et des impacts Acquisition de références fiables sur la part de l’agriculture dans les flux de phosphore à l’échelle du BV Analyse globale du cycle du phosphore ?

Pour en savoir plus Actes du séminaire de restitution finale du 8 avril 2010 www.acta.asso.fr/?d=7466 Brochure de synthèse pour les acteurs du terrain www.acta.asso.fr/?d=7466 Rapport complet du projet www.acta.asso.fr/?d=6226 Rapports des partenaires et mémoires des ingénieurs (cf bibliographie) : disponibles auprès ACTA Territ’Eau : http://agro-transfert-bretagne.univ-rennes1.fr/Territ_eau