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(ats) Il est bien connu que le phosphore provenant des engrais et des eaux usées agricoles nuit aux lacs. Mais l'apport de phosphore dans l'eau contribue également à la raréfaction de cette substance essentielle pour l'agriculture.
Une équipe internationale, à laquelle participe l'Université de Berne, a désormais reconstitué la quantité de phosphore qui, dans le monde entier, a été entraînée par les sols et déposée dans les lacs au cours des derniers millénaires. Les chercheurs ont constaté une nette augmentation des apports de phosphore, ce qui prouve une intervention humaine très précoce dans le cycle global du phosphore. Pour ce faire, ils ont utilisé les sédiments qui se forment au fond des lacs. La composition des couches permet de lire, comme dans des archives, ce qui s'est passé dans le passé.
Pour leur étude soutenue par le FNS, les chercheurs ont consolidé, avec une équipe de Grande-Bretagne et de Chine, des analyses de sédiments de 108 lacs du monde entier. Les couches des carottes examinées remontent jusqu'à 12 000 ans.*
"Ces données nous ont permis de faire pour la première fois une extrapolation globale de l'apport de phosphore dans les lacs", explique le responsable de l'étude Martin Grosjean, directeur de l'Oeschger Centre for Climate Change Research de l'Université de Berne.
L'analyse a révélé que l'apport de phosphore dans les lacs d'Europe centrale avait déjà augmenté de manière significative au début de l'âge du bronze, il y a environ 4000 ans. À cette époque, la région, y compris la Suisse, connaissait une forte déforestation et une intensification de l'utilisation des terres. Cela a entraîné une augmentation de l'érosion des sols et du ruissellement du phosphore dans les lacs. "L'intervention constatable de l'homme dans les cycles de la matière à grande échelle remonte donc à l'âge du bronze et n'a pas commencé avec l'industrialisation", explique Grosjean. Dans d'autres régions de l'hémisphère nord, les chercheurs ont constaté une augmentation similaire, mais avec un décalage temporel - en Chine il y a environ 2000 ans, en Amérique du Nord il y a environ 400 ans. Ceci est en corrélation avec le début plus tardif de la croissance démographique et de l'intensification de l'utilisation des terres dans ces régions.
Ces premiers changements n'étaient toutefois rien comparés à ce qui est venu plus tard : A partir du 19e siècle, les chercheurs ont enregistré un énorme bond de l'apport de phosphore dans les sédiments - causé par l'industrialisation et l'utilisation d'engrais phosphorés dans l'agriculture. L'apport global annuel de phosphore dans les sédiments lacustres a été multiplié par six par rapport à l'époque préindustrielle, passant d'environ 240'000 tonnes par an à environ 1,5 million de tonnes par an aujourd'hui. Au cours des 12'000 dernières années, d'énormes réserves de phosphore se sont constituées dans les sédiments lacustres du monde entier. L'équipe de recherche estime qu'il s'agit déjà de 2,7 milliards de tonnes au total.
Cette perte importante de phosphore dans les sols menace à long terme la sécurité alimentaire, selon M. Grosjean. Car cet élément manque comme nutriment dans l'agriculture : il n'est présent qu'en quantités limitées dans les roches ou doit être récupéré dans les eaux usées urbaines et les déchets agricoles (voir encadré).
"L'apport élevé de phosphore est également très dangereux pour les écosystèmes aquatiques", explique Grosjean, dont les recherches portent sur le cycle de ce nutriment dans les lacs. "Les conséquences sont connues : Eutrophisation, mortalité des poissons, algues toxiques, diminution de la biodiversité."
Mais il peut aussi trouver un côté positif au dépôt de phosphore : "Il semble que les sédiments au fond des lacs puissent être des pièges très efficaces dans certaines conditions. Si le phosphore ne se détache pas des sédiments, mais qu'il est solidement fixé, il ne peut au moins pas contribuer à une plus grande eutrophisation des lacs"
Les conditions chimiques qui doivent régner dans un lac pour que le phosphore reste durablement dans les sédiments font actuellement l'objet de recherches.
* L. Tu et al. : Anthropogenic modification of phosphorus sequestration in lake sediments during the Ho-locene : A global perspective. Global and Planetary Change (2023)
Une matière première limitée
Sans phosphore dans le sol, les plantes ne peuvent pas pousser. Cet élément est par exemple un élément constitutif de l'ADN. C'est pourquoi le phosphore est ajouté aux sols appauvris sous forme d'engrais. Mais il n'y a que peu de gisements de roches dans le monde dont le phosphore puisse être extrait de manière rentable, surtout en Afrique du Nord et en Chine.
Les spécialistes préviennent depuis des années que ces réserves s'épuisent. Si le phosphore parvient dans les eaux par l'érosion du sol, il est perdu à jamais pour l'agriculture. C'est pourquoi la Suisse vise un circuit fermé : A partir de 2026, les besoins nationaux en phosphore doivent être couverts par la récupération des boues d'épuration et des eaux usées. Des procédés correspondants sont en cours de développement.
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