Stocker du carbone dans les sols Français – Quel potentiel par rapport à l’objectif “4 pour 1000” ?

CONTEXTE ET ENJEUX :

Cette étude s’inscrit dans le cadre ambitieux défini par le GIEC de la neutralité carbone mondiale à l’horizon 2050. A l’échelle du globe, le stock de carbone du sol représente 2400 GTC, soit le triple du carbone du CO2 atmosphérique. Le rapport entre les émissions annuelles induites par les activités humaines (9,4 GT) et le carbone du sol est de l’ordre de 4 pour mille, ce qui suggère qu’une augmentation théorique annuelle de 4‰ du stock de C des sols compenserait ces émissions. Pour un pays développé fortement émetteur comme la France, cette augmentation sur l’horizon 0-30cm des sols agricoles compenserait 12% des émissions de Gaz à Effet de Serre, 15% sur l ‘horizon 0/100cm. Au-delà des imprécisions des chiffres liées à ce type d’études globales, ces ordres de grandeurs du stoc­kage du C par les sols méritent d’être considérés comme l’un des leviers d’atténuation du changement climatique, en complément de la réduction nécessaire des émissions.

OBJECTIFS ET PRINCIPES GÉNÉRAUX DE L’ÉTUDE :

L’objectif de l’étude était d’identifier les pratiques agricoles les plus « stockantes », de mesurer leur potentiel de stockage additionnel par rap­port aux pratique actuelles, de quantifier leurs effets induits (par ex. sur les rendements, sur les pertes de nitrates….), de chiffrer les coûts et de propo­ser des stratégies de mise en oeuvre pertinentes. La méthode choisie a été de procéder à une analyse de la bibliographie scientifique mondiale et à une modélisation, utilisant des modèles éprouvés, des potentiels de stockages additionnels dans les différentes régions françaises sans modification des systèmes de productions actuels.

Chaque pratique est examinée sous tous ses aspects, positifs ou négatifs. Par exemple on pourrait considérer que l’apport d’azote favorise la séquestration du C grâce à l’augmentation de la biomasse produite, mais le bilan de l’azote chimique est négatif par sa fabrication, ses émissions induites de N2O, gaz à effet de serre élevé, dans l’atmos­phère et ses effets délétères sur le fonctionnement des plantes (dimi­nution de la fixation d’azote des légumineuses ou de la production de racines).

LE POINT SUR LES CONNAISSANCES SCIENTIFIQUES

L’augmentation de la teneur en Matière Organique du sol a des effets multiples et généralement favorables. Mais les connaissances scientifiques ont beaucoup évolué ces dernières années.

Le carbone stable du sol : l’importance de la vie microbienne

Le 20e siècle considérait que le carbone stable du sol résul­tait de la présence d’éléments cellulosiques agrégés en macro­molécules d’humus : c’est ce que mesuraient les méthodes dites « d’extraction » en laboratoire qui donnaient ainsi un taux d’humus. On s’est aperçu que ce n’est pas vrai dans le sol. Les matières végétales entrant dans le sol sont d’abord fragmen­tées par oxydation et par action de la macrofaune, puis par l’activité microbienne. A la fin de processus longs et complexes, le C stable dans le sol est constitué de molécules simples, constituants microbiens ou dérivées de l’activité micro­bienne : glucides, protéines, acides organiques, polysaccha­rides, enzymes…associés à d’infimes fragments organiques et à des minéraux. Le C incorporé par les microorganismes est ainsi recyclé de façon permanente et devient beaucoup plus stable dans le temps (âge moyen 42 ans dans le sol) que les fragments organiques comme les celluloses qui se transfor­ment en 3 ou 4 ans.

Cette découverte met l’accent sur l’importance de la vie micro­bienne des sols, mise notamment en avant par l ‘agriculture biologique. Elle permet aussi de considérer les engrais verts, appelés aussi cultures intermédiaires (CI), qui sont constitués de MO jeunes et rapidement dégradables, comme pourvoyeurs d’humus stable. Même s’ils sont décomposés en quelques semaines, ils ont des rendements de MO élevés à long terme parce qu’ils dynamisent les microorganismes qui sont la princi­pale source de composés organiques stabilisés !

La grande variété des apports de MO souterraines

En effet, les apports de MO souterraines sont beaucoup plus variés qu’on ne le pensait. La biomasse racinaire représente de 10 à 30% de celle des parties aériennes. Elle est d’autant moins développée que le sol est largement pourvu en éléments nutritifs, eau bien-sûr, mais aussi N, P, Fe … (cas de l’agriculture conventionnelle). Mais il existe aussi des apports tout au long de l’année par les racines vivantes, appelé rhizodéposition, qui représentent environ 30% de la production racinaire : ce sont le renouvellement racinaire et diverses molécules comme les mucilages et les exsudats racinaires. D’où l’intérêt des prairies. Il est établi que, à apport équivalent, le carbone d’origine raci­naire contribue davantage au stockage de C que celui des par­ties aériennes.

La complémentarité entre macrofaune du sol et microorganismes

Des travaux récents ont montré que la macrofaune du sol agit non pas en plus de l’action des microorganismes mais en étroite complémentarité biochimique avec eux. Les vers de terre, notamment, mélangent plusieurs dizaines de tonnes de terre et fragments organiques par ha et par an, en améliorant leurs propriétés fertilisantes et stabilisantes. Ils favorisent la création des petites molécules humiques et contribuent à la stabilité des agrégats organo-minéraux par leurs mucus. Ils peuvent aug­menter jusqu’à 30% le stock de C dans le sol !

LES PRATIQUES STOCKANTES DE CARBONE
Dans ce résumé, ne sont retenues que l’extension de pratiques permettant un supplément de stockage par rapport aux pratiques actuelles. Par exemple, l’apport des déjections animales, déjà pratiqué, n’est pas étudié. De même certains systèmes, comme les forêts ou les vergers enherbés, ont déjà des taux d’humus très élevé qui ne peuvent pas être augmentés.

Plusieurs pratiques ont été identifiées comme susceptibles d’apporter du stockage additionnel de carbone, parmi lesquelles les 9 principales sont retenues et exposées, quant à leurs principes et effets mesurés, mais aussi attendus :

• Le passage au semis direct : Les études les plus récentes ont concluent à un stockage additionnel, surtout par rapport au labour et uniquement dans l’hori­zon 0-30cm, très faible en climat humide, un peu plus marqué en climat sec, mais en tous cas moindre que ce qui avait été mis en avant il y a quelques années (à l’époque, non prise en compte de la diminution de la densité appa­rente du sol dans les calculs). Le stockage additionnel est même négligeable si l’on consi­dère la totalité du profil sur 1m de profondeur. Par contre, la concentration de MO en surface s’oppose nettement aux pertes par érosion dans les sols qui y sont sensible.
• La mise en place de cultures intermé­diaires : Les études les plus récentes montrent que l’apport de biomasse rapidement dégradable conduit à un stoc­kage additionnel du carbone grâce à la pro­duction de composés microbiens stabilisés. L’importance de ce phénomène dépend du rendement en matière sèche de la CI. D’autres éléments entrent en jeu, tels la réduction des pertes d’N, de l’érosion et de la fertilisation sur culture suivante. La réussite de l’implantation et de la destruction des CI représentent un enjeu essentiel au développement de cette pratique.
• L’installation de prairies temporaires ou l’allongement de leur durée dans les rotations : Un phénomène de stoc­kage /déstockage rapide du carbone se pro­duit au cours de l’alternance prairies/cultures, avec un solde positif par rapport aux rotations sans prairies (sauf sur des sols à teneur initiale élevée en C, ce qui est plutôt rare). Plusieurs co-bénéfices sont attendus : réduction des pertes d’N, amélioration de la structure et la perméabilité (dues aux racines de la prairie, à l’augmentation des MO et à celle des vers de terre), réduction de la fertilisation sur la culture suivante.
• L’agroforesterie intra-parcellaire : Il s’agit d’alignements d’arbres à faible densité (2 à 300 par ha) implantées au sein de parcelles cultivées, généralement sur des bandes enherbées. Logiquement, un important stockage additionnel de carbone se produit autour de ces bandes plantées par rapport à une culture céréalière pure (feuilles mortes, renouvellement des racines, biomasse ligneuse). Les bénéfices environnementaux sont nombreux : augmentation des popula­tions de vers de terre et de la biodiversité animale (insectes, oiseaux), réduction de l’éro­sion et amélioration de la qualité de l’eau par la réduction des lessivages. La productivité agronomique du système est élevée parce qu’il optimise la valorisation du milieu (eau, nutriments, énergie lumineuse), exactement comme toute culture d’espèces associées. L’équilibre économique de la parcelle doit prendre en compte la production sylvicole constituée, selon les espèces choisies, de bois, de fruits ou de miel.
• La plantation de haies (calculé sur de grandes parcelles, d’au moins 8ha, soit seulement 60ml de haie par ha) : Les mécanismes et les bénéfices agro-environnementaux sont les mêmes que pour les l’agroforesterie mais les stockage addition­nel de C est nettement plus faible pour la taille des parcelles considérées. Pour des parcelles inférieures à 8ha, le stockage additionnel

EN PRAIRIES PERMANENTES DEUX PRATIQUES INDUISENT UN STOCKAGE ADDITIONNEL :

• Une intensification modérée par un apport d’une fertilisation azotée de l’ordre de 50u/ha (en tous cas inf. à 100u) qui augmente la production et le retour au sol de biomasse.
• D’autre part l’exploitation de l’herbe par pâturage plutôt que fauche qui augmente également le retour au sol par une moindre exploitation de l’herbe et par les apports des déjections. Mais ce denier point ne concerne pour des raisons pratiques qu’une faible proportion des surfaces.
• L’enherbement des vignobles, en plus de ceux déjà enherbés, hors régions méditérranéenes pour l’enherbement permanent et hors sols à forte pierrosité,
• Les nouvelles sources organiques : Ce sont les déchets alimentaires ou les déchets verts, compostés ou métha­nisés, non encore utilisés en agriculture. Ils induisent, comme tout apport organique, une augmentation du stockage de C, une amélio­ration des sols et un moindre épandage de fertilisants.

CONCLUSION

La mise en oeuvre des 9 pratiques stoc­kantes de l’étude, sans modification de l’occupation des sols ni des structures des exploitations agricoles, permettrait un stoc­kage additionnel de +1,9‰. L’essentiel du potentiel (88%) se situe en grandes cultures, où il pourrait dépasser la cible des 4‰.

Le stockage du C dans les sols présente de très nombreux intérêts agronomiques et envi­ronnementaux. Mais il peut y avoir aussi des effets négatifs : par exemple, l’accroissement de la couverture des sols (CI, prairies, agro-foresterie) entraîne une réduction du drainage qui alimente les nappes phréatiques.

Pour l’agriculture française et sur l’horizon 0/100cm, le stockage additionnel serait de l’ordre de +8,4 MT de C, soit -31MT de CO2 atmosphérique qui représentent 7% des émis­sions de gaz à effet de serre français et 41% des émissions agricoles. Une Politique Agri­cole Commune incitative pour ces pratiques vertueuses pourrait se baser sur le prix du carbone pour annuler les coûts supportés par les agriculteurs. Enfin, dans son discours de clôture, Ph. Mauguin, PDG de l’INRA, a ouvert la voie à l’approfondissement de ces pers­pectives au travers d’autres études comme le rapport TYFA dans lequel est envisagée la transformation agroécologique de l’ensemble de l’agriculture européenne (rapport à voir sur le site de l’IDDRI : cette évolution, combi­née avec l’adoption de régimes alimentaires moins carnés et la diminution des échanges internationaux de produits agricoles permet­trait une baisse considérable des émissions de carbone).

On le voit, toutes les pratiques préconisées depuis toujours en AB ou bien qui découlent directement de la pratique de la bio (par ex, l’augmentation de la masse racinaire par rap­port aux cultures conventionnelles) sont des pratiques stockantes d’humus stable. En fait l’agriculture bio a toujours mis l’accent sur l’im­portance de l’activité biologique des sols pour nourrir les cultures et ce faisant tend à augmenter le carbone dans les sols.