L’azote est l’un des éléments les plus importants pour la vie sur terre. Il est indispensable à l’ADN, l’ARN et la photosynthèse, de même qu’aux acides aminés, éléments constitutifs fondamentaux des protéines. Il est également essentiel à la croissance des végétaux, y compris des plantes cultivées dont dépend l’alimentation humaine et animale. La moitié environ de la population de la planète est tributaire des engrais azotés pour se nourrir, ce qui fait de l’azote l’un des piliers de la sécurité alimentaire mondiale.

L’azote est souvent l’élément nutritif qui détermine la croissance des végétaux dont se nourrissent les humains et les animaux. L’augmentation rapide de la consommation d’engrais fait partie des facteurs qui ont contribué à la hausse du rendement des cultures. Les aliments nécessaires à environ la moitié de la population mondiale sont produits avec des engrais azotés. À ce titre, l’azote est essentiel à la sécurité alimentaire mondiale et ce sera d’autant plus le cas à l’avenir que la population devrait se hisser à 9.7 milliards de personnes d’ici à 2050.

Ce chapitre explique pourquoi le cycle de l’azote est un enjeu important de la politique de l’environnement. Il présente les principales sources d’azote, les voies normalement empruntées par l’azote libéré dans l’environnement et les risques pour la santé et l’environnement qui sont associés aux excédents d’azote dans les écosystèmes récepteurs. Il décrit la notion de « cascade de l’azote », qui désigne une séquence imprévisible d’effets à l’intérieur du cycle de l’azote.

Le chapitre suivant propose une démarche en trois volets permettant de faire face à la pollution azotée en préservant un rapport coût-efficacité raisonnable. Il s’agit en premier lieu de mieux maîtriser les risques de pollution de l’air, des sols et de l’eau et les risques menaçant les écosystèmes connexes au moyen d’une analyse détaillée des voies de transfert de l’azote, selon une « démarche visant les risques ciblée géographiquement ». Dans un deuxième temps, il s’agit de lutter contre l’augmentation constante des concentrations d’hémioxyde d’azote dans l’atmosphère selon une « démarche visant les risques à l’échelle mondiale ». En troisième lieu, il s’agit de prendre en considération les incertitudes qui entourent les effets de cascade et d’anticiper les impacts à long terme parfois considérables à l’aide d’une « démarche de précaution ».

Ce chapitre présente des exemples d’analyses voies de transfert-impact destinées à améliorer la gestion des risques de pollution de l’air et de l’eau. Les exemples portent sur la maîtrise de la pollution atmosphérique urbaine (à Paris) et sur celle des dépôts d’azote dans les écosystèmes forestiers (en Allemagne). D’autres exemples concernent la gestion des zones mortes dans la baie de Chesapeake (dans l’Est des États-Unis), du risque de pollution lacustre (en Nouvelle-Zélande) et de la pollution des eaux souterraines (dans l’Ouest des États‑Unis).

Au travers d’une étude de cas portant sur l’agriculture, ce chapitre met en garde contre les possibles effets indésirables des mesures de gestion de la pollution azotée. Il passe en revue les différentes pratiques appliquées aux États-Unis pour gérer cette pollution dans le secteur agricole. Il examine en détail les possibles effets indésirables de chaque mesure et en tire des enseignements généraux.

Ce chapitre décrit un cadre d’analyse des mérites des instruments de gestion de l’azote utilisables par les pouvoirs publics. Il définit une typologie des différents instruments à la disposition des décideurs et propose trois critères pour les évaluer (efficacité, rapport coût‑efficacité et faisabilité). Il souligne qu’il est important de renforcer la cohérence entre la politique de gestion de la pollution azotée et les autres politiques, aussi bien environnementales que sectorielles.

Dans ce chapitre, les avantages et inconvénients de différents instruments d’action visant la gestion de l’azote et de leurs combinaisons sont évalués, de manière générale, eu égard aux critères de l’efficacité, de l’efficience et de la faisabilité. On y trouvera des exemples d’évaluation de l’efficacité, du rapport coût‑efficacité et de la faisabilité d’un certain nombre d’instruments, mis en œuvre en Australie, aux États‑Unis, en France, au Japon et en Suède.

La conversion du diazote (N2), très stable (« inerte »), en azote biologiquement disponible (« réactif ») est un processus difficile appelé « fixation ». La fixation est réalisée dans les sols et dans l’eau par des bactéries spécialisées capables de réduire le diazote de l’atmosphère en ammoniac (NH3) ou en ammonium (NH4+) (graphique A.1) La conversion du diazote en NH3/NH4+ est l’œuvre des « bactéries fixatrices de l’azote ». . Très tôt dans l’histoire de notre planète, les micro-organismes ont développé une capacité à utiliser des enzymes pour produire ou « fixer » du NH4+ à partir du diazote, et ce probablement parce que l’azote disponible via les voies abiotiques était alors un frein biologique (McRose et al., 2017). Les procaryotes (bactéries et archées) fixateurs d’azote vivent dans l’eau (cyanobactéries, par exemple), dans les sols (Azotobacter, par exemple), en association avec des plantes (Azospirillum, par exemple) ou en symbiose avec des légumineuses telles que les pois, le trèfle et le soja (rhizobiums, par exemple). Dans ce dernier cas, le procaryote partage l’azote avec la plante, qui lui apporte en échange une source de carbone et d’énergie pour se développer.