Pollution par les Engrais Azotés

Pollution par les Engrais Azotés — Contamination des Sols et des Eaux par l'Azote Agricole

Aperçu

La pollution par les engrais azotés cartographie l'estimation de la pollution environnementale causée par l'application d'engrais à base d'azote en agriculture. L'azote (N) est le macronutriment le plus largement utilisé dans les systèmes agricoles mondiaux et, bien qu'essentiel à la croissance des cultures, une fraction substantielle de l'azote appliqué est perdue dans l'environnement par lessivage vers les eaux souterraines, volatilisation sous forme d'ammoniac (NH₃), ruissellement de surface et dénitrification microbienne produisant du protoxyde d'azote (N₂O).

Cet indicateur est essentiel pour le suivi de la biodiversité car l'excès d'azote réactif constitue l'un des facteurs les plus omniprésents de dégradation des écosystèmes à l'échelle mondiale. Le dépôt d'azote dans les écosystèmes aquatiques déclenche l'eutrophisation — la croissance excessive d'algues et de plantes aquatiques — qui épuise l'oxygène dissous (hypoxie), effondre les réseaux trophiques et crée des « zones mortes » dans les rivières, les lacs et les eaux côtières. Dans les écosystèmes terrestres, le dépôt d'azote modifie la chimie du sol, favorise les espèces nitrophiles à croissance rapide au détriment de la flore spécialisée, réduit la diversité végétale et dégrade les habitats pour la faune dépendante tels que les pollinisateurs et les invertébrés du sol. De plus, les émissions de N₂O provenant des sols fertilisés constituent un puissant gaz à effet de serre avec un potentiel de réchauffement global 298 fois supérieur à celui du CO₂.

Les données proviennent du jeu de données NPKGRIDS (v1.08), avec une résolution de ~10 km (5 minutes d'arc), publié par l'University of Minnesota / Global Landscapes Initiative. La variable Nrate représente le taux total d'application d'azote en kg N/ha/an, agrégé sur l'ensemble des 175 classes de cultures. Une fraction de perte de 50 % est appliquée pour estimer la part d'azote devenant pollution environnementale.

---

Méthodologie de Calcul

1. Accès aux données NetCDF — Le jeu de données NPKGRIDS est lu depuis AWS S3 via xarray. La variable Nrate (kg N/ha/an) est extraite
2. Agrégation par classes de cultures — Les taux d'application sont sommés sur les 175 classes de cultures
3. Estimation de la pollution — Une fraction de perte de 50 % est appliquée :

   N_pollution = Nrate_total × 0,50
   

4. Interpolation bilinéaire — Rééchantillonnage par un facteur 6× de ~10 km à environ 1,7 km
5. Palette de couleurs — La palette gnuplot2 avec PowerNorm (gamma=0,4). Plage : 0 à 9 720 kg/ha

Tampon : 25 000 m (25 km) autour du polygone.

---

Sources de Données

---

Plages de Qualité et Niveaux

Inversé = Oui : des valeurs inférieures indiquent moins de contamination et des conditions plus favorables pour la biodiversité.

---

Notes Techniques

• Les taux d'application sont sommés sur les 175 classes de cultures du jeu de données NPKGRIDS
• La fraction de perte de 50 % est une estimation moyenne mondiale (plage : 30–70 %)
• L'interpolation bilinéaire de ~10 km à ~1,7 km améliore le détail spatial
• La palette gnuplot2 avec PowerNorm (gamma=0,4) améliore la différenciation aux niveaux faibles à modérés
• Les données se rapportent à l'année 2020

---

Références Bibliographiques

1. Lu, C. & Tian, H. (2017). "Global nitrogen and phosphorus fertilizer use for agriculture production in the past half century". ESSD, 9(1), 181–192. DOI : 10.5194/essd-9-181-2017
2. Lun, F. et al. (2024). "NPKGRIDS". Nature Scientific Data. https://www.nature.com/articles/s41597-024-04030-4
3. Galloway, J.N. et al. (2003). "The nitrogen cascade". BioScience, 53(4), 341–356.

Responsable : Claudio Barbieri