S’il existe plusieurs types d’engrais minéraux pour apporter de l’azote aux cultures, les plantes absorbent essentiellement la forme nitrate, NO3-, qui est l’aboutissement des transformations des formes d’azote dans le sol par les micro-organismes. Des pertes par volatilisation ammoniacale peuvent se produire lors de l’épandage des engrais surtout avec l’urée, la forme la plus émissive, devant la solution azotée (composée pour moitié d’urée et de nitrate d’ammonium) loin devant l’ammonitrate qui entraîne les plus faibles émissions. Elles sont estimées en moyenne à 13,1 % pour l’urée et 7,9 % pour la solution azotée, contre 1,9 % seulement pour l’ammonitrate (source EMEP 2016). Dans certaines conditions très favorables à la volatilisation ammoniacale, des pertes de plus de 30 % ont déjà été mesurées avec l’urée.
Les transformations de l’azote dans le sol
Certains engrais azotés contiennent de l’ammonium de synthèse, comme l’ammonitrate (50 %), NH4NO3, ou le sulfate d’ammonium (100 %), (NH4)2SO4, mais d’autres comme l’urée, CO(NH2)2, doivent d’abord subir une transformation par les bactéries du sol pour se muer en ammonium. C’est au cours de ce phénomène d’hydrolyse de l’urée que peuvent se produire les pertes par volatilisation ammoniacale les plus importantes. La solution azotée, composée de 50 % d’urée et 50 % de nitrate d’ammonium, contient à la fois de l’ammonium et de l’urée qui doit aussi se transformer en ammonium dans le sol. En effet, ce sont les ions ammonium NH4+, qu’elle qu’en soit l’origine, qui se transforment ensuite, par nitrification, en nitrates, NO3-, la forme d’azote absorbée préférentiellement par les plantes.
Cependant, une partie de l’ammonium NH4+, dissout dans le sol, peut, dans certaines conditions, se transformer en ammoniac gazeux, NH3, s’échappant dans l’atmosphère. En théorie, les engrais azotés minéraux sont donc tous plus ou moins sujets à la volatilisation à l’exception des engrais purement nitriques.
L’urée se volatilise plus facilement
Plus le pH du sol est élevé, plus le risque de volatilisation ammoniacale est important. L’hydrolyse de l’urée, produit très alcalin, augmente le pH du sol dans l’environnement immédiat du granulé d’engrais, favorisant la formation d’ammoniac gazeux. Ce phénomène, qui se produit même en terrain acide (pH bas), explique pourquoi l’urée présente un risque beaucoup plus élevé de perte d’ammoniac par volatilisation que d’autres formes.
La température joue également un rôle important dans la volatilisation. Au-dessus de 15°C, l’hydrolyse de l’urée est plus rapide, la concentration d’ammoniac dans le sol augmente et, avec elle, le risque de volatilisation. En dessous de 8°C, la transformation de l’urée en ammonium ralentit mais celle de l’ammonium en nitrate aussi, ce qui maintient une concentration élevée d’ammonium dans le sol et facilite la formation d’ammoniac, donc le risque de volatilisation.
