Accélération anthropique du cycle de l’azote GÉRER LES RISQUES ET L’INCERTITUDE Cette publication examine les risques associés au rejet d'azote en excès dans l'environnement (changement Accélération anthropique climatique, appauvrissement de la couche d'ozone, pollution de l'air, pollution de l'eau, perte de biodiversité, détérioration de la qualité des sols). Le rapport examine également l'incertitude associée à la capacité de l'azote de passer d'un écosystème à un autre et de provoquer des « effets en cascade ». Outre une meilleure gestion du cycle de l’azote des risques liés à l'azote au niveau local, il faut considérer les risques au niveau global liés à l’augmentation continue des concentrations d’hémioxyde d’azote et prévenir l’excès d’azote sous toutes ses formes en élaborant des stratégies efficaces au regard de leurs coûts pour toutes les sources. La publication fournit des GÉRER LES RISQUES ET L’INCERTITUDE indications sur l’utilisation des instruments de politique relative à l’azote et sur la manière d’assurer la cohérence avec des objectifs tels que la sécurité alimentaire, la sécurité énergétique et les objectifs environnementaux autres que la réduction de la pollution par l’azote. A c c é lé r a t io n a n t h r o p iq u e d u c y c le d e l’a z o t e G É R E R L E S R IS Veuillez consulter cet ouvrage en ligne : https://doi.org/10.1787/cf7ae81b-fr. QU E S Cet ouvrage est publié sur OECD iLibrary, la bibliothèque en ligne de l’OCDE, qui regroupe tous les livres, périodiques E T et bases de données statistiques de l’Organisation. L Rendez-vous sur le site www.oecd-ilibrary.org pour plus d’informations. ’IN C E R T IT U D E ISBN 978-92-64-62882-3 9HSTCQE*gciicd+ Accélération anthropique du cycle de l’azote GÉRER LES RISQUES ET L’INCERTITUDE Cet ouvrage est publié sous la responsabilité du Secrétaire général de l’OCDE. Les opinions et les arguments exprimés ici ne reflètent pas nécessairement les vues officielles des pays membres de l'OCDE. Ce document, ainsi que les données et cartes qu’il peut comprendre, sont sans préjudice du statut de tout territoire, de la souveraineté s’exerçant sur ce dernier, du tracé des frontières et limites internationales, et du nom de tout territoire, ville ou région. Merci de citer cet ouvrage comme suit : OCDE (2019), Accélération anthropique du cycle de l’azote : Gérer les risques et l’incertitude, Éditions OCDE, Paris, https://doi.org/10.1787/cf7ae81b-fr. ISBN 978-92-64-62882-3 (imprimé) ISBN 978-92-64-67595-7 (pdf) Les données statistiques concernant Israël sont fournies par et sous la responsabilité des autorités israéliennes compétentes. L’utilisation de ces données par l’OCDE est sans préjudice du statut des hauteurs du Golan, de Jérusalem-Est et des colonies de peuplement israéliennes en Cisjordanie aux termes du droit international. Crédits photo : Cover Illustration © Richard Wilkinson Les corrigenda des publications de l’OCDE sont disponibles sur : www.oecd.org/about/publishing/corrigenda.htm. © OCDE 2019 La copie, le téléchargement ou l’impression du contenu OCDE pour une utilisation personnelle sont autorisés. Il est possible d’inclure des extraits de publications, de bases de données et de produits multimédia de l’OCDE dans des documents, présentations, blogs, sites internet et matériel pédagogique, sous réserve de faire mention de la source et du copyright. Toute demande en vue d’un usage public ou commercial ou concernant les droits de traduction devra être adressée à [email protected]. Toute demande d’autorisation de photocopier une partie de ce contenu à des fins publiques ou commerciales devra être soumise au Copyright Clearance Center (CCC), [email protected], ou au Centre français d’exploitation du droit de copie (CFC), [email protected]. AVANT-PROPOS │ 3 Avant-propos 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. Depuis le début du XXe siècle, les apports d’origine humaine d’azote réactif dans l’environnement ont doublé. Le recours aux engrais contenant de l’azote et la production de cultures qui le fixent se sont rapidement développés en réponse aux besoins alimentaires de la population mondiale en expansion. L’azote a aussi de nombreux usages industriels, et il est rejeté dans l’atmosphère par la combustion d’énergies fossiles. Si l’insuffisance de ses apports est un frein pour la productivité agricole et industrielle, l’utilisation excessive d’azote a des effets complexes et lourds de conséquences – mais souvent ignorés. Elle fait peser des risques sur la santé humaine et l’environnement et peut compromettre les efforts visant à atteindre un certain nombre d’Objectifs de développement durable, dont ceux relatifs à la biodiversité et au climat. Une fois dans l’environnement, l’azote change facilement de forme chimique et se déplace entre l’air, le sol, l’eau et les écosystèmes, causant au passage une cascade d’effets dommageables. La résilience des écosystèmes soumis à des excédents d’azote n’est pas encore pleinement comprise, et il en va de même des effets des charges d’azote sur différents services écosystémiques, ce qui souligne la nécessité d’une surveillance et d’une gestion plus rigoureuses. Ce rapport, Accélération anthropique du cycle de l’azote : gérer les risques et l’incertitude, a été produit par l’OCDE en collaboration avec l’Équipe spéciale de l’azote réactif (TFRN) de la CEE ONU. Il propose un cadre d’action pour répondre aux enjeux environnementaux et sanitaires de l’azote. Afin de gérer les risques connus de l’azote et les incertitudes liées à sa présence en trop grande quantité dans l’environnement, il prône une démarche en trois volets : (i) analyser les chemins suivis par l’azote afin de mieux gérer les risques environnementaux ; (ii) prendre en compte les émissions d’hémioxyde d’azote dans les politiques de lutte contre le changement climatique ; et (iii) surveiller et gérer l’azote résiduel en mesurant l’effet des mesures précédentes sur le bilan azote national. Le rapport donne des orientations pour mettre en œuvre ces trois volets et veiller à la nécessaire cohérence entre les politiques sectorielles et environnementales. ACCÉLÉRATION ANTHROPIQUE DU CYCLE DE L’AZOTE : GÉRER LES RISQUES ET L’INCERTITUDE © OCDE 2019 4 │ AVANT-PROPOS Je suis fier que l’OCDE collabore étroitement avec la communauté scientifique pour contribuer à informer les concepteurs de l’action publique, les gouvernements, les entreprises et la société civile qu’il est important de gérer les effets de l’activité humaine sur le cycle de l’azote et de promouvoir, en la matière, des politiques meilleures pour une vie meilleure. Angel Gurria Secrétaire général OCDE ACCÉLÉRATION ANTHROPIQUE DU CYCLE DE L’AZOTE : GÉRER LES RISQUES ET L’INCERTITUDE © OCDE 2019 REMERCIEMENTS │ 5 Remerciements Le cadre général et l’approche suivis pour préparer le présent rapport ont été établis conjointement par Gérard Bonnis, de la Direction de l’environnement, et Simon Buckle, Chef de la Division climat, biodiversité et eau de la Direction de l’environnement, qui ont pu s’appuyer pour ce faire sur de nombreux échanges de vues avec des spécialistes de l’action publique et des experts universitaires travaillant sur ces questions. Le rapport a bénéficié de contributions de fond de Gérard Bonnis (chapitres 1, 2, 3, 5 et annexe A) ; Marc Ribaudo, Economic Research Service, Ministère de l’Agriculture des États Unis, Washington (chapitre 4) ; et Paul Drummond, Paul Ekins et Paolo Agnolucci, University College London (UCL) Institute for Sustainable Resources, Londres, Royaume-Uni (chapitre 6). Simon Upton, aujourd’hui Commissaire parlementaire à l’environnement de la Nouvelle-Zélande, a été à l’origine de ce projet lorsqu’il dirigeait la Direction de l’environnement de l’OCDE. Le rapport a aussi été nourri par les exposés et les réflexions auxquels a donné lieu l’atelier « Cascade de l’azote et politiques publiques : vers des solutions intégrées », organisé conjointement par l’OCDE et l’Équipe spéciale de l’azote réactif (TFRN) de la CEE ONU les 9 et 10 mai 2016 à Paris, ainsi que par un échange de vues tenu lors de la réunion du Comité des politiques d’environnement (EPOC) de l’OCDE au niveau ministériel (les 28 et 29 septembre 2016). Le Groupe de spécialistes de l’azote de l’OCDE, informel et à vocation consultative, a répondu aux demandes d’avis tout au long du processus de rédaction de l’ouvrage. Nassera Belkhiter a prêté son concours à la mise en forme du document en vue de sa publication. Le rapport a bénéficié de contributions volontaires de la Corée, de la Nouvelle- Zélande et de la Suisse. ACCÉLÉRATION ANTHROPIQUE DU CYCLE DE L’AZOTE : GÉRER LES RISQUES ET L’INCERTITUDE © OCDE 2019 TABLE DES MATIÈRES │ 7 Table des matières Avant-propos ........................................................................................................................ 3 Remerciements ...................................................................................................................... 5 Abréviations ........................................................................................................................ 13 Résumé ................................................................................................................................ 17 Chapitre 1. Pourquoi l’azote est-il important ? ........................................................... 19 1.1 La fixation de l’azote a été multipliée par deux au niveau mondial depuis l’ère préindustrielle ............................................................................................................. 20 1.2 L’azote, élément nutritif essentiel mais aussi polluant potentiel ................................ 21 1.3 Multiplicité des sources d’azote .................................................................................. 22 1.4 Multiplicité des voies de transfert ............................................................................... 25 1.4.1 Air ........................................................................................................................ 25 1.4.2 Effet de serre et couche d’ozone .......................................................................... 26 1.4.3 Eau ........................................................................................................................ 27 1.4.4 Écosystèmes et biodiversité.................................................................................. 29 1.4.5 Sols ....................................................................................................................... 30 1.5 Multiplicité des impacts .............................................................................................. 32 1.5.1 Qualité de l’air ...................................................................................................... 32 1.5.2 Effet de serre et couche d’ozone .......................................................................... 32 1.5.3 Qualité de l’eau .................................................................................................... 33 1.5.4 Écosystèmes et biodiversité.................................................................................. 33 1.5.5 Qualité des sols..................................................................................................... 34 1.6 La « cascade de l’azote » ............................................................................................ 35 Notes ................................................................................................................................. 37 Références ......................................................................................................................... 40 Chapitre 2. Démarche proposée pour lutter contre la pollution par l'azote ............. 43 2.1 Démarche fondée sur les risques ................................................................................. 45 2.1.1 Les différents risques liés à l’azote ...................................................................... 45 2.1.2 Approfondir l’analyse des voies de transfert pour mieux lutter contre les risques de pollution azotée ................................................................................................ 46 2.1.3 Critère de faisabilité de la démarche fondée sur le risque .................................... 57 2.1.4 Le cas de l’hémioxyde d’azote (N O) .................................................................. 58 2 2.2 La démarche « de précaution » ................................................................................... 60 Notes ................................................................................................................................. 70 Références ......................................................................................................................... 72 ACCÉLÉRATION ANTHROPIQUE DU CYCLE DE L’AZOTE : GÉRER LES RISQUES ET L’INCERTITUDE © OCDE 2019 8 │ TABLE DES MATIÈRES Chapitre 3. Exemples d’analyses voies de transfert-impact et de leur traduction sur le plan de l’action publique ........................................................................ 77 3.1 Étude de cas n° 1 : l’analyse voies de transfert-impact (AVTI) au service de la lutte contre la pollution de l’air .......................................................................................... 79 3.1.1 Pollution atmosphérique urbaine .......................................................................... 79 3.1.2 Eutrophisation des écosystèmes terrestres ........................................................... 80 3.1.3 Utilité des AVTI pour l’action publique en matière de gestion des risques de pollution de l’air ................................................................................................. 82 3.2 Étude de cas n° 2 : l’analyse voies de transfert-impact (AVTI) au service de la lutte contre la pollution de l’eau ...................................................................................... 87 3.2.1 Pollution des eaux côtières ................................................................................... 87 3.2.2 Pollution des eaux lacustres ................................................................................. 92 3.2.3 Contamination des eaux souterraines ................................................................... 94 3.2.4 Utilité des AVTI pour l’action publique en matière de gestion des risques de pollution de l’eau ................................................................................................ 97 Notes ............................................................................................................................... 102 Références ....................................................................................................................... 104 Chapitre 4. Conséquences imprévues des pratiques de conservation utilisées en agriculture pour le cycle de l’azote ........................................................ 107 4.1 Gestion de l’azote au service de l’agriculture et de l’environnement ....................... 108 4.2 Voies de transfert de l’azote dans le cadre des productions végétales ...................... 109 4.3 Voies de transfert de l’azote dans la production animale ......................................... 111 4.4 Pratiques de conservation et cycle de l’azote ............................................................ 111 4.4.1 Gestion des éléments nutritifs ............................................................................ 112 4.4.2 Travail du sol ...................................................................................................... 114 4.4.3 Cultures de couverture ....................................................................................... 114 4.4.4 Bandes filtrantes ................................................................................................. 115 4.4.5 Zones humides remises en état ........................................................................... 115 4.4.6 Drainage des champs .......................................................................................... 115 4.4.7 Ajout de substances chimiques aux effluents d’élevage .................................... 116 4.4.8 Couvercles de cuve ............................................................................................. 116 4.4.9 Couverture des bassins de décantation ............................................................... 116 4.4.10 Enfouissement et injection d’effluents d’élevage ............................................. 116 4.5 Les changements de gestion des éléments nutritifs sur les terres cultivées peuvent entraîner des effets de compensation sur le plan environnemental .......................... 117 4.5.1 Projet d’évaluation des effets de la conservation du NRCS ............................... 118 4.6 Effets de compensation eau-air dans la gestion des effluents d’élevage ................... 120 4.7 Pratiques de gestion de l’hémioxyde d’azote (N O) ................................................. 121 2 4.8 Résumé, conclusions et points à approfondir ............................................................ 122 Notes ............................................................................................................................... 125 Références ....................................................................................................................... 126 Chapitre 5. Critères pouvant guider l’élaboration de la politique relative à l’azote ......................................................................................................... 133 5.1 Cohérence des politiques .......................................................................................... 134 5.2 L’efficacité, l’efficience et la faisabilité des instruments d’action ........................... 138 5.2.1 Typologie des instruments d’action ................................................................... 138 5.2.2 Critères de l’efficacité, de l’efficience et de la faisabilité .................................. 140 5.3 Effets non désirés liés à la cascade de l’azote ........................................................... 144 ACCÉLÉRATION ANTHROPIQUE DU CYCLE DE L’AZOTE : GÉRER LES RISQUES ET L’INCERTITUDE © OCDE 2019