Principal constituant des protéines, composants essentiels de la matière vivante, l'azote joue un rôle primordial dans le métabolisme des plantes. Facteur de croissance, il intervient également comme facteur améliorant la qualité des produits (la teneur en protéines des céréales par exemple).

Dans le sol, l'azote se trouve sous forme organique (humus) ou minérale (ammonium NH₄⁺, nitrate NO₃^-). Les plantes, à l'exception des légumineuses (luzerne, trèfle, petit pois…), ne peuvent pas absorber l'azote sous sa forme gazeuse. L'azote doit donc être apporté par les fertilisants. Les bactéries présentes dans le sol le transforment en nitrates pour pouvoir être assimilé par les plantes ; c'est le processus de minéralisation. L'essentiel de la nutrition azotée des plantes est assuré par les nitrates.

L'azote organique provient des résidus des récoltes précédentes, d'engrais organiques. L’élevage bovin produit 80 % des 1,3 million de tonnes d’azote organique (source : Nopolu-agri, 2010). En 2011, les apports organiques concernent un quart de la sole des grandes cultures. Le maïs fourrage et la betterave sont les principales cultures qui reçoivent de l’azote organique : sur quatre cinquièmes des surfaces pour le maïs fourrage et plus de la moitié des surfaces pour la betterave. Seules 4 % des surfaces ne reçoivent que de l’azote organique.

Entre 1972 et 2012, les livraisons d’engrais de synthèse ont augmenté de 29 % pour l’azote, tandis que les surfaces fertilisables diminuaient de 11 %.

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Lors de la campagne 2010/2011, la quantité totale d’azote vendue ramenée à l’ensemble des surfaces fertilisables est d’environ 90 kg (contre 57 kg en 1972) - (source : Unifa). Les quantités de fertilisants azotés utilisées présentent toutefois de fortes disparités selon les cultures. Ainsi, les quantités utilisées (et non plus vendues) s’élèvent à 140 kg par hectare en moyenne pour les grandes cultures effectivement fertilisées (blé, orge, colza, maïs…) (source : enquête « pratiques culturales 2011 »).

L’azote est un facteur de risque important pour l’environnement dès lors qu’il se trouve en excès dans le sol. En effet, l'azote sous forme d'ions nitrate est un élément très soluble, peu retenu par les sols et non dégradable. Apporté en trop grande quantité aux cultures, la fraction excédentaire peut être entrainée hors de la zone racinaire dans les profondeurs du sol et être à l’origine de la pollution des eaux superficielles et souterraines.

L'azote doit donc être apporté, autant que possible, en quantité adaptée et juste avant son absorption par la plante, afin d'éviter ce lessivage. Une culture couvrant le sol pendant l'hiver permet de limiter ce lessivage, favorisé par l'infiltration des précipitations.

Par ailleurs, une partie de l'azote, provenant plus particulièrement des effluents d'élevage, se volatilise dans l'air, lors des épandages, sous forme :
- d'ammoniac (NH₃) qui participe à l'acidification des milieux ;
- ou de protoxyde d’azote (N₂O), puissant gaz à effet de serre.

Les principaux leviers de maîtrise et d’amélioration de l’impact environnemental de la fertilisation azotée reposent sur :
- le choix d’assolement ;
- la rotation des cultures par l’introduction de plantes légumineuses capables de fixer l'azote atmosphérique ;
- la mise en place de  « cultures intermédiaires piège à nitrate (cipan) » pour éviter les sols nus et par conséquence le lessivage ;
- les bonnes pratiques de fertilisation « juste à temps et au bon moment » au regard des besoins des plantes et des apports naturels (sol, déposition atmosphérique) ;
- le développement d’agriculture alternative telle que l’agriculture biologique qui exclut tout apport d’engrais azoté synthétique dans ses pratiques.