La séquestration du carbone dans les sols

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En 2014, le secteur de l’agriculture était responsable de 9% des émissions de gaz à effet de serre (GES) aux Etats-Unis. A l’échelle de la planète, ce secteur représente un quart des émissions. Ces dernières ont presque doublé au cours des cinquante dernières années et pourraient s’accroitre de 30% d’ici 2050, d’après l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO). Pour tenter d’enrayer cette tendance, la séquestration du carbone dans le sol par la mise en place de pratiques agricoles vertueuses est présentée comme l’une des solutions. Ce mois-ci, une étude parue dans Nature vient corroborer cette idée et promeut une gestion intelligente des sols pour lutter contre le changement climatique.

Le mécanisme du stockage du carbone dans les sols :

Le stock de carbone dans le sol résulte d’un équilibre entre apports de débris végétaux et d’autres matières organiques (fumier, etc.) et pertes dues à la décomposition de cette matière organique, à la respiration et aux perturbations naturelles ou anthropiques. En effet, au cours du phénomène de photosynthèse, permettant la croissance des végétaux, les plantes absorbent du CO2 atmosphérique qui sera ensuite stocké sous forme de carbone organique dans leurs organismes. Ainsi, lorsque les plantes retournent au sol, sous forme de feuilles mortes ou de végétaux en décomposition, cela alimente la terre en CO2 organique. Inversement, la respiration du sol du fait de l’activité des microorganismes qui y sont présents conduit à un relâchement de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. De même, lorsque la terre est retournée pour être cultivée, le carbone emprisonné est libéré. Cet équilibre est lié à la quantité, la diversité et l’activité de la faune et des micro-organismes présents dans le sol. L’ensemble de ces processus forme un cycle du carbone, que l’on peut schématiser sous la forme suivante :

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Schéma du mécanisme du stockage du carbone dans les sols (crédits : CIAT)

L’étude Américaine, parue dans Nature, en avril 2016, estime que 37% des émissions de gaz à effet de serre émis par le secteur agricole correspond au seul processus de libération du CO2 emprisonné dans les sols. Actuellement, selon les estimations, le sol terrestre représente un stock de deux et trois fois la quantité de carbone contenue dans l’atmosphère, soit entre 1500 et 2400 milliards de tonnes de CO2 ou l’équivalent de 150 à 240 fois la quantité de dioxyde de carbone émise annuellement par la combustion d’énergies fossiles. Or, ce carbone peut rester stocké dans le sol des millénaires ou être libéré rapidement dans l’atmosphère. La durée et la quantité de CO2 capturé varient, notamment, selon les conditions climatiques, la végétation naturelle, le type de sol, le drainage et plus largement la gestion des sols.

Des pratiques agricoles qui favorisent la séquestration du carbone dans le sol, mais pour quelle efficacité ?

La gestion des sols joue un rôle déterminant dans le stockage du carbone et il existe différentes pratiques permettant de le favoriser et, ainsi, de lutter contre le réchauffement climatique. Parmi ces pratiques, on peut notamment citer le non labour, les cultures intermédiaires ou encore l’agroforesterie. En effet, le non labour, utilisé sur plus du tiers des surfaces cultivées aux Etats-Unis en 2009 selon le rapport de l’USDA “No-Till” Farming Is a Growing Practice permet de protéger les matières organiques dans les agrégats du sol, la terre étant laissée au repos. De même, les cultures intermédiaires, qui représentent néanmoins, à peine plus de 1% de la surface cultivée aux Etats-Unis selon le dernier recensement agricole (2012), visent à introduire de la végétation là où le sol était préalablement nu. Cela permet d’augmenter les apports de matière organique au sol. Certaines pratiques agricoles, au contraire, peuvent notamment réduire la quantité de matière organique stockée dans le sol ou encore réduire l’activité microbienne des sols, et ainsi avoir un effet négatif sur la séquestration de carbone dans le sol, c’est notamment le cas de l’utilisation d’engrais azoté qui vient déséquilibrer le cycle du carbone dans le sol.

Plus globalement, une plus forte concentration de carbone dans le sol bénéficie à l’environnement. En effet, le stockage du carbone permet, entre autres, d’améliorer la qualité du sol, notamment sa fertilité, d’assurer une meilleure rétention de l’eau, de réduire la perte en nutriments et l’érosion et, in fine d’améliorer la productivité des terres.

Les estimations varient quand il s’agit de déterminer quelle quantité de CO2 pourrait être capturée selon les pratiques agricoles mises en place. D’après une étude française publiée en 2014 dans Innovations Agronomiques, la technique de non labour pourrait permettre de stocker en moyenne 0.15 t/ha/an de carbone supplémentaire dans les sols et l’agroforesterie deux fois plus. Pour autant, l’efficacité de ces méthodes dépendent du climat mais aussi du type de sol.

D’après l’étude parue dans Nature, si tous les agriculteurs du monde décidaient de gérer leurs champs de manière à permettre un stockage du carbone dans les sols, cela permettrait de réduire de 50% à 80% les impacts des émissions annuelles de gaz à effet de serre associées à la combustion d’énergies fossiles. D’autres scientifiques, parmi lesquels le professeur Rattan Lal, pédologue et fondateur du Carbon Management and Sequestration Center à Ohio State University, estiment que ces pratiques devraient plutôt permettre de capturer 10% des émissions anthropiques de CO2, si des politiques publiques encourageaient l’adoption de telles pratiques.

L’épineux problème des incitations :

L’auteur principal de cette étude, Keith Paustian, recommande de mettre l’accent sur la recherche, la mise en place d’un système de plafonnement et d’échange des GES, les réglementations, les subventions pour encourager une meilleure gestion et les incitations commerciales (labels, etc.) afin de promouvoir la vente de produits cultivés via ce type de pratiques. Dans l’article de Nature, cet écologiste des sols résume sa position sous la forme du graphique suivant :

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Schéma récapitulatif des étapes à suivre pour une gestion intelligente des sols (crédits : Nature)

Les Etats commencent à s’emparer de cette question, notamment les Etats-Unis. En effet, l’administration Obama ambitionne de réduire les GES du secteur agricole grâce un changement des pratiques du milieu. Cela passe par des actions de sensibilisation, à travers notamment les centres sur le climat répartis sur le territoire (Climate Hub Network), par le développement d’un outil d’évaluation des émissions ou du stockage des GES permis par les pratiques agricoles (COMET-Farm) et le renforcement des partenariats publics-privés pour faire en sorte que les entreprises s’engagent (type d’engagement pris : mise en place de politique de non déforestation, collaboration avec des agriculteurs mettant en place des pratiques durables, etc.). Autre point significatif de la prise de conscience du gouvernement américain, le Département de l’Agriculture (USDA) a créé, en 2014, la Soil Health Division, au sein du service dédié à la protection des ressources naturelles (NRCS), afin d’encourager les producteurs à adopter des pratiques agricoles favorisant le stockage de carbone dans les sols pour améliorer leur qualité. En outre, les Conservation Reserve Programs (CRP) constituent depuis leur création une incitation financière à la mise en place de pratiques agricoles visant à limiter l’érosion des sols et à améliorer la qualité de l’eau notamment, et indirectement à favoriser la séquestration de carbone dans le sol. Ainsi, le projet Highly Erodible Lands Initiative du CRP s’intéresse à la protection des sols particulièrement sensibles à l’érosion. Si les agriculteurs s’engagent à opter pour des pratiques agricoles respectueuses de l’écosystème, alors l’Etat s’engage à payer sur dix ans les loyers annuels et partage avec l’agriculteur les frais occasionnés par l’adoption de cette pratique agricole à hauteur de 50%.

Pour autant, les Etats-Unis n’ont pas rallié l’initiative 4 pour 1000 lancée par la France en marge de la COP21 et qui ambitionne d’augmenter de 0.4% par an la quantité de carbone contenue dans les sols pour parvenir à stopper l’augmentation annuelle de CO2 atmosphérique. Une centaine de pays et d’organisations ont signé ce programme.

Cependant, Keith Paustian précise que l’idéal serait que les consommateurs se déclarent en faveur de produits ayant une faible empreinte carbone, ce qui impulserait un mouvement d’incitations plus rapide et plus efficace que celui que peut créer une action gouvernementale.

Une solution qui divise :

Au sein de la communauté scientifique, l’option de la gestion des sols comme fer de lance pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans le secteur agricole ne fait pas l’unanimité. Francesco Tubiello de la FAO, se déclare sceptique. Enrayer la déforestation lui semble être une approche bien plus efficace, puisque les forêts peuvent stocker une grande quantité de carbone via le processus de photosynthèse et proposent d’autres avantages écologiques majeurs pour lutter contre le changement climatique. Pour rappel, la NASA estime que la forêt Amazonienne absorbe à elle seule un quart des émissions annuelles de CO2 sur Terre.

Bien qu’étant consciente que la séquestration du carbone ne permettra pas à elle seule de régler le problème des émissions de GES du secteur agricole, Margaret Torn, co-directrice du programme pour le climat et les sciences du carbone au Lawrence Berkeley National Laboratory, estime que cette approche a un potentiel certain. D’après elle, même si ces pratiques étaient en mesure de capturer ne serait-ce que 10% des émissions anthropiques de CO2, cela aurait déjà un « énorme impact » sur le climat. Enfin, elle souligne que puisque les forces de marchés et les politiques locales varient d’un pays à l’autre, chaque pays se heurtera à des défis différents pour une implémentation efficace de ces pratiques.

Pour conclure, l’adoption de ces pratiques agricoles multiséculaires, favorisant le stockage de CO2 dans le sol, présente un intérêt majeur pour la protection de l’environnement. Il reste désormais à encourager les agriculteurs à se les réapproprier. L’objectif n’étant pas tant de prôner un retour en arrière, mais bien d’engager une refonte des pratiques.


Sources :
-  Paustian, Keith et Al., « Climate-smart soils », Nature, April, 7th, 2016 : http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7597/full/nature17174.html#affil-auth
-  Magill, Bobby, “Farmland could help combat climate change”, Scientific American, April, 6th, 2016 : http://www.scientificamerican.com/article/farmland-could-help-combat-climate-change/
-  Kane, Daniel, “Carbon sequestration potential in agricultural lands : a review of current science and available practices”, National Sustainable Agriculture Coalition, November 2015 : http://sustainableagriculture.net/wp-content/uploads/2015/12/Soil_C_review_Kane_Dec_4-final-v4.pdf
-  “Climate Change and the Land Sector : Improving measurement, mitigation and resilience of our natural resources”, The White House, December 2015, p.15 : https://www.whitehouse.gov/sites/whitehouse.gov/files/documents/Climate_Change_and_Land_Sector_Report_2015.pdf
-  Chenu, C. et al “Stocker du carbone dans les sols agricoles : évaluation de leviers d’actions pour la France”, Innovations Agronomiques 37, 2014
-  Grover, Sami, « Could better soil management reverse global warming ? », treehugger, February 12, 2015 : http://www.treehugger.com/sustainable-agriculture/could-better-soil-management-reverse-global-warming.html

Rédacteur :
- Camille Nibéron, Stagiaire pour la Science et la Technologie : camille.niberon@ambascience-usa.org