Effets de la température de pyrolyse du biochar issu de tiges de tomate sur la dynamique de lessivage de l’ammonium, du nitrate et du carbone organique dissous dans un sol sableux

Transformer les déchets agricoles en allié du sol

L’agriculture moderne dépend fortement des engrais azotés pour nourrir une population croissante, mais dans les sols sableux, une grande partie de cet engrais peut être emportée par les pluies ou l’irrigation. Cela coûte non seulement de l’argent aux agriculteurs, mais peut aussi polluer les eaux souterraines par un excès de nitrate, un risque sanitaire notamment pour les nourrissons. Dans cette étude, les chercheurs posent une question simple aux implications importantes : peut-on transformer les tiges de tomate restantes en une matière charbonnée, appelée biochar, qui aide les sols sableux à retenir les nutriments au lieu de les laisser s’échapper ?

Pourquoi les sols « fuyants » posent un problème caché

Les sols sableux fonctionnent un peu comme un tamis. Leurs gros grains laissent de larges espaces par lesquels l’eau s’écoule rapidement, entraînant avec elle des nutriments dissous tels que l’ammonium et le nitrate. Quand l’azote descend sous la zone des racines, les cultures ne peuvent plus l’utiliser, contraignant les agriculteurs à appliquer davantage d’engrais. Parallèlement, le nitrate qui atteint les nappes phréatiques peut causer des problèmes environnementaux et sanitaires. Trouver un moyen de ralentir cette perte descendante de nutriments, en particulier dans les régions sableuses, est crucial pour la production alimentaire et la préservation de l’eau potable.

Donner une seconde vie aux tiges de tomate

Les chercheurs ont collecté des tiges de tomate issues de fermes du sud de l’Égypte et les ont chauffées en conditions de faible oxygène à trois températures différentes : relativement basse, moyenne et élevée. Cela a produit trois types de biochar, chacun avec des propriétés distinctes telles que l’alcalinité, la teneur en carbone et le nombre de sites chargés capables d’attirer les nutriments. Ils ont ensuite mélangé chaque type de biochar dans un sol très sableux à trois doses différentes, d’une légère incorporation à une application importante, et ont conditionné les mélanges dans de hautes colonnes en plastique. Pendant plusieurs semaines, ils ont ajouté de l’eau et une quantité connue d’engrais nitrate d’ammonium, recueillant l’eau s’écoulant au fond pour suivre combien d’azote et de carbone organique dissous s’échappaient.

Comment le biochar a modifié le sol et le lessivage

L’ajout de biochar issu de tiges de tomate a amélioré plusieurs caractéristiques de base du sol sableux. Les sols traités retenaient davantage d’eau, contenaient plus de matière organique et présentaient une capacité d’échange cationique plus élevée, une mesure de la capacité du sol à retenir les nutriments chargés positivement. Le biochar produit à température moyenne a été particulièrement efficace pour augmenter cette capacité, tandis que le biochar de haute température a rendu le sol plus alcalin. Tous les types de biochar ont fortement augmenté la disponibilité du potassium et du phosphore, nutriments clés pour les plantes. Ces changements montrent que les tiges carbonisées ont fait bien plus que rester passivement dans le sol : elles ont modifié activement sa capacité à stocker l’eau et les nutriments.

Surtout, le biochar a réduit la quantité d’azote lessivée du sol sableux. Sur l’ensemble des traitements, la quantité totale d’ammonium et de nitrate quittant les colonnes a diminué par rapport au sol sans biochar. Le biochar à température moyenne était le plus efficace pour retenir l’ammonium, tandis que le biochar à la température la plus élevée a le plus fortement réduit les pertes en nitrate, diminuant le lessivage cumulatif du nitrate d’environ un tiers. Dans le même temps, une partie du carbone contenu dans le biochar lui‑même est apparue dans l’eau de drainage sous forme de carbone organique dissous, surtout lorsque l’on utilisait du biochar à basse température à forte dose. Ce carbone supplémentaire a majoritairement diminué au fil du temps, ce qui suggère que la fraction la plus facilement lessivable a été rapidement emportée ou décomposée.

Que cela signifie pour les agriculteurs et l’eau

À la fin de l’expérience, les sols ayant reçu du biochar de tiges de tomate perdaient non seulement moins d’azote, mais contenaient souvent aussi plus d’azote disponible pour les plantes que le sol non traité, en particulier lorsque des chars chauffés à température moyenne et élevée étaient appliqués à des taux élevés. En termes pratiques, cela signifie que les agriculteurs utilisant de tels sols sableux amendés pourraient tirer plus de valeur de la même quantité d’engrais tout en envoyant moins de nitrate vers l’aquifère sous-jacent. L’étude suggère qu’un biochar produit avec soin à partir d’un résidu agricole courant peut transformer un sable fuyant et pauvre en nutriments en un milieu de culture plus efficace et plus respectueux de l’environnement.

Un pas vers une agriculture plus propre et plus intelligente

Pour un public non spécialiste, le message principal est simple : au lieu de brûler ou de jeter les tiges de tomate, on peut les « cuire » pour obtenir un amendement du sol durable qui aide à garder l’engrais sur le champ et hors de l’eau potable. Les travaux montrent que la température de production du biochar compte, car elle détermine dans quelle mesure la matière retient les différentes formes d’azote et la quantité de carbone supplémentaire qu’elle libère. Bien que ces essais aient été réalisés en colonnes de laboratoire plutôt qu’en plein champ, ils indiquent une voie pragmatique vers une agriculture plus circulaire : les résidus de culture deviennent des outils pour améliorer la santé des sols, accroître l’efficacité des engrais et protéger les eaux souterraines de la pollution.

Citation: Amer, A.E., El-Desoky, M.A., Amin, A.EE.A.Z. et al. Pyrolysis temperature effects of tomato stems biochar on leaching dynamics of ammonium, nitrate, and dissolved organic carbon in sandy soil. Sci Rep 16, 9228 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41017-0

Mots-clés: biochar, sol sableux, lessivage de l’azote, pollution des eaux souterraines, résidus de culture de tomate