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« Épuisement du phosphore : les pays ACP doivent-ils s'en préoccuper ? Quelles sont les perspectives attendues en matière de recherche et de politique ? »

Author: P.O. Kisinyo, W.K. Ng’etich, C.O. Othieno, J.R. Okalebo et W.R. Opile; Department of Soil Science, Chepkoilel University College, PO Box 1125-30100, Eldoret, Kenya.

Date: 14/06/2011

Introduction:

Dans leur article intitulé « Épuisement du phosphore : les pays ACP doivent-ils s'en préoccuper ? Quelles sont les perspectives attendues en matière de recherche et de politique ? », P.O. Kisinyo et al du Chepkoilel University College (Kenya), examinent l'étendue du problème et proposent des solutions pour la région ACP.

Ils notent que les carences en phosphore disponible dans les sols acides des pays d'Afrique, des Caraïbes et du Pacifique limitent la production agricole, principalement en raison de la fixation marquée et de la réduction des niveaux de phosphore dans les sols de ces régions. Ils prônent l'utilisation de sources organiques et non organiques pour améliorer sa disponibilité et suggèrent d'utiliser des germoplasmes végétaux résistants à la toxicité de l'aluminium (Al) et facilitant l'acquisition du phosphore.

Toutefois, les informations contradictoires sur la durée de vie des réserves de phosphate de calcium minéral rendent d'autant plus difficile la planification de leur utilisation à long terme. En l'état actuel des connaissances de gisements potentiels exploitables, les auteurs insistent sur la nécessité d'obtenir davantage d'informations sur l'étendue et la localisation des ressources.


 

L’épuisement du phosphore – les pays ACP devraient-ils être inquiets ? Quels sont les enjeux actuels pour la recherche et les politiques à venir ?

P.O. Kisinyo, W.K. Ng’etich, C.O. Othieno, J.R. Okalebo et W.R. Opile Department of Soil Science, Chepkoilel University College, PO Box 1125-30100, Eldoret, Kenya E-mail de contact : wnget@yahoo.com

Introduction

Le phosphore (P) est un élément essentiel pour la nutrition végétale et animale (FAO, 2004) et le deuxième élément nutritif le plus limitant après l’azote (N) pour la croissance des plantes et la production agricole dans de nombreuses zones tropicales (Kamprath, 1984 ; Baligar et Fageria, 1997 ; Bekunda et al., 1997). De grandes étendues de terres dans les régions tropicales et subtropicales d'Afrique, d'Asie et d'Amérique latine présentent des sols extrêmement altérés, et dès lors intrinsèquement infertiles. Ces zones connaissent de faibles rendements et sont sujettes à la dégradation des terres à travers la déforestation, le surpâturage et des pratiques agricoles inappropriées. Outre les facteurs socio-économiques, les principales contraintes sont l’acidité des sols et, de manière inhérente, de faibles niveaux d’azote et de phosphore (Lal, 1990 ; Formoso et Cerri, 1999). Les sols acides représentent environ 40 % des terres arables mondiales, et sont surtout situés dans les régions tropicales et subtropicales (Haug, 1984). Ils constituent environ 68 % des sols en Amérique tropicale, 38 % en Asie tropicale et 27 % en Afrique tropicale (Pandey et Gardener, 1992). Les sols de ces régions sont extrêmement pauvres en phosphore, en partie du fait d’un taux de sorption de P élevé, associé à des niveaux élevés d'aluminium (Al) et d’oxydes de fer (Fe). Par conséquent, d'importants apports de phosphore sont nécessaires afin d’obtenir une croissance optimale, et une production d’aliments et de fibres adéquate (Sanchez et Buol, 1975 ; Date et al., 1995).

Le phosphore est un élément très réactif à l’air et aux autres substances contenant de l'oxygène, on ne le trouve donc pas à l’état libre dans la nature ; en revanche, il est largement répandu dans de nombreux minéraux dans le sol. Bien que l’azote puisse être complémenté par d’autres sources (fixation biologique, par exemple), le phosphore ne peut être reconstitué biologiquement. Des ajouts artificiels, tels des engrais, doivent donc être appliqués afin d'améliorer la teneur du phosphore dans le sol et assurer une croissance végétale normale et un rendement agricole adéquat. L'approvisionnement alimentaire mondial actuel repose sur un ajout continu d'engrais phosphatés artificiels afin de maintenir la fertilité des sols et compenser l'absorption de cet élément par les cultures récoltées. Dans les pays en développement, les agriculteurs sont de plus en plus conscients que l'utilisation d'engrais inorganiques augmente leur production agricole (Sanchez etal., 1997 ; Okalebo et al., 2007). Compte tenu de la demande élevée d'aliments afin de nourrir une population humaine croissante, les engrais phosphatés suivront cette même croissance.

L’intérêt scientifique des ressources en phosphore pour la production agricole

Le phosphore existe sous diverses formes minérales dans le sol. Le phosphate naturel (PN), constitué en partie d'apatite (phosphate tricalcique impur), est une source commerciale importante en raison de sa forte concentration en minéraux phosphatés (van Kauwenberg, 2006). Si des gisements de phosphate naturel ont été découverts dans de nombreuses régions du monde, l'essentiel de la production mondiale est assuré par le Maroc et d’autres pays africains, les États-Unis, le Proche-Orient et la Chine. Environ 90 % de l'ensemble du phosphate extrait est utilisé pour la production alimentaire, dans les engrais, l’alimentation animale et les additifs alimentaires (Cordell, 2008b). Le phosphate naturel peut être utilisé comme matière première dans la fabrication industrielle d’engrais solubles ou comme source de phosphore pour une application agricole directe. Il a été démontré que l'utilisation directe du phosphate naturel est très efficace lorsqu’il est appliqué aux cultures de plantations dans des sols acides tropicaux. Si les rendements ne sont pas optimaux en raison de contraintes relatives aux apports additionnels (pâturages extensifs), une application locale de phosphate naturel est considérée comme une source convenable de phosphore (FAO, 2004). L'utilisation directe du phosphate naturel montre des avantages similaires à ceux obtenus avec des engrais solubles (Waigwa et al., 2003 ; Kifuko et al., 2007 ; Opala et al., 2007). Cependant, environ 82 % du phosphate naturel extrait est utilisé pour la production d'engrais solubles (Prud'Homme, 2010).

Une utilisation appropriée du phosphate naturel peut contribuer à une intensification agricole durable, en particulier dans les pays en développement dotés de ces ressources (FAO, 2004). Cependant, plusieurs défis existent liés à l'utilisation des sources de phosphore. Il existe peu d’informations sur la durée de vie des gisements de phosphore existants, un aspect crucial si l’on veut planifier leur utilisation. Un rapport de Vaccari en 2009 a indiqué que les réserves de phosphate naturel aux États-Unis seront épuisées dans 40 ans. Steen (1998) estime que les réserves économiquement exploitables pourraient être épuisées d'ici 60 à 130 ans. Cordell (2008a) suggère que cela pourrait se produire dans 50-100 ans. En revanche, le rapport récent de l‘International Fertilizer Development Center (IFDC, Centre international de développement des engrais) estime qu'il y a suffisamment de réserves de phosphore concentré pour produire des engrais phosphore pour les 300-400 prochaines années (van Kauwenbergh, 2010). De façon comparable aux combustibles fossiles, le contrôle des ressources en phosphore se trouve entre les mains d'un petit nombre de pays. La plupart des réserves connues se trouvent au Maroc, aux États-Unis et en Chine. Toutefois, la Chine a récemment introduit des tarifs d'exportation (Cordell, 2008a). Ces rapports indiquent également que les estimations des réserves ne sont pas complètes, car elles ne comprennent pas les gisements existant dans tous les pays du monde.

Possibilités d'exploiter et d'étendre la durée de vie des réserves de phosphate

Il y a de nombreuses possibilités d’exploitation et de prolongation de la durée de vie des gisements de phosphore existants, à travers l'utilisation de sources renouvelables de phosphore, une gestion intégrée de la fertilité des sols et l'utilisation de matériel génétique agricole possédant une haute efficience d’utilisation du phosphore. L'une des sources renouvelables de phosphore potentielles provient de l’utilisation d’excréments humains (urine et matières fécales) qui représentent une forme de P facilement disponible, du moment que les questions de perception et des mesures de sécurité sont traitées. L'urine est la principale source de recyclage du phosphore à partir d’excréments humains. Elle contient du phosphore, de l’azote et du potassium dans des proportions correctes pour la fertilisation des sols. Les nombreuses populations urbaines des pays en développement produisent des quantités importantes d'excréments. Des études au Zimbabwe et en Suède révèlent que les éléments nutritifs contenus dans l'urine d'une personne sont suffisants pour produire 50 à 100 % des besoins alimentaires individuels (Cordell, 2008b). Il existe déjà des directives industrielles et commerciales sur la réduction du risque sanitaire lors de la collecte, du traitement et de l’utilisation de l’urine et des matières fécales dans le domaine agricole (EcoSanRes, 2008). De nombreuses études se sont penchées sur l'utilisation d’excréments avec les contrôles appropriés pour assurer à la fois la sécurité alimentaire et la santé publique (Heinonen-Tanski et Wijk-Sijbesma, 2005 ; Phuc et al., 2006 ; Cheng et al., 2008 ; Jensen et al., 2008 ; Vinnerås et al., 2008 ; Itchon et al., 2009 ; Winker et al., 2009). Chercheurs et décideurs devraient être encouragés à améliorer les directives existantes concernant l'utilisation d’excréments et la perception négative associée à leur utilisation pour la restauration de la fertilité des sols.

La gestion intégrée de la fertilité des sols doit être renforcée afin de réduire l’utilisation des engrais à base de phosphore inorganique. Parmi ces techniques, il y a l'utilisation combinée du phosphore inorganique avec des matières organiques (déchets alimentaires et fumier) et le chaulage (voir encadré). Des matériaux organiques et/ou de chaulage améliorent la disponibilité du phosphore dans le sol à travers une réduction de sa sorption et une augmentation de la désorption du phosphore déjà fixé dans les sols acides. Cela permet des niveaux de production agricole élevés dans ces sols (Zhiguheba et al., 1998 ; Kifuko et al., 2007 ; Opala et al., 2010 ; Kisinyo, 2011). En outre, l'utilisation de matières végétales riches en phosphore comme l’engrais vert permet de réduire la quantité de ressources en phosphore inorganique requise par les agriculteurs. Une plante en particulier, Tithonia diversifolia, est prometteuse (Ikerra et al., 2007 ; Opala et al., 2007 ; Bationo, 2008). L'utilisation de ces matériaux réduira certainement les quantités d’engrais phosphore appliquées et contribuera à économiser les ressources en phosphate naturel.

La plupart des pays ACP ont des sols acides à sorption de phosphore élevée ; en conséquence, ils ont besoin d’un matériel génétique à la fois tolérant à l'aluminium (Al), un élément toxique, et qui utilise le phosphore efficacement. Des programmes de sélection du maïs ont réussi à développer du matériel génétique tolérant à la toxicité aluminique et à faible besoin en phosphore (Dowswell et al., 1996 ; Parentoni et al., 2006). Ces génotypes utilisent le phosphore efficacement, même à partir de formes peu solubles. Leur grande efficacité est liée à leur potentiel pour améliorer la symbiose et colonisation microbienne capable de solubiliser le phosphore dans la rhizosphère (Oliveira et al., 2006). Ces développements doivent être étendus à d'autres cultures. Également, la découverte de nouveaux gisements de phosphate est nécessaire afin d'augmenter la production alimentaire dans ces régions. Les géologues Sheldon et Davidson ont noté, en 1987, un taux de découverte de nouvelles ressources constant au cours du XXe siècle. Ils ont également suggéré que les régions tropicales aux sols profonds avaient été insuffisamment explorées : ces régions occupent 22 % de la surface de la terre, mais ne contiennent que 2 % des réserves connues (Vaccari, 2009). Une analyse plus approfondie de l'étendue des réserves de phosphore dans ces zones devrait être entreprise.

Conclusion

La carence en phosphore limite la production agricole dans les sols acides des pays d'Afrique, des Caraïbes et du Pacifique, principalement en raison de sa faible fixation et présence dans les sols de ces régions. Il est possible d'utiliser le phosphate naturel et les sources organiques existantes et émergentes pour améliorer la disponibilité de cet élément, et donc la production agricole. En outre, l’emploi pour les cultures de matériel génétique à la fois tolérant à la toxicité de l'aluminium et utilisant le phosphore efficacement est importante. Toutefois, les informations contradictoires sur la durée de vie des gisements existants de phosphate naturel rendent difficile une planification pour son utilisation à long terme.

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14/06/2011

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