Changement climatique et risques 6 min

Stocker 4 pour 1000 de carbone dans les sols : le potentiel en France

INRAE a livré le 13 juin 2019 une étude, réalisée à la demande de l’Ademe et du ministère de l’Alimentation et de l'Agriculture, sur le potentiel de stockage de carbone dans les sols en France. En mobilisant une méthodologie originale, l’étude a pu évaluer ce potentiel et en estimer le coût de mise en œuvre région par région, au regard d’un objectif de 4 pour 1000. L’initiative « 4 pour 1000 sur les sols pour la sécurité alimentaire et le climat » avait été lancée lors de la conférence des parties sur le changement climatique organisée à Paris en 2015.

Publié le 13 juin 2019

illustration Stocker 4 pour 1000 de carbone dans les sols : le potentiel en France
© INRAE, Claude Jolivet

Pourquoi stocker plus de carbone dans nos sols ? Dans un contexte d’urgence climatique, le cap de 4 ‰, fixé pour neutraliser l’augmentation annuelle du carbone atmosphérique vient compléter l’objectif principal qui reste de réduire nos émissions de gaz à effet de serre. Les sols qui contiennent le plus de carbone c’est-à-dire de matière organique, sont les plus fertiles. L’initiative est ainsi favorable à l’environnement comme à l’agriculture et à la sécurité alimentaire mondiale.

Comment faire pour augmenter ce stock en France ? L’étude, menée par INRAE a tout d’abord identifié les pratiques agricoles et forestières favorables au stockage du carbone dans les sols, qui sont compatibles avec l’agroécologie. C’est en faisant appel à de la modélisation agronomique et économique que l’effet de ces pratiques sur l’évolution du stock a été simulé sur 30 ans. Une méthodologie originale a été déployée, avec des estimations km² par km² pour évaluer le stockage additionnel apporté par chaque nouvelle pratique par rapport à l’évolution du stock si on ne changeait rien.

Ces nouvelles connaissances ont pour vocation d’éclairer les politiques publiques et ont été restituées et discutées lors d’un colloque le 13 juin 2019. Elles montrent l’importance de politiques publiques pour favoriser le maintien des prairies permanentes, des zones humides et des forêts, où les sols ont généralement des stocks de carbone élevé, ainsi que pour stopper l’artificialisation des sols. Elles complètent celles visant l’augmentation des stocks de carbone là où ils sont faibles, c’est-à-dire essentiellement en zone de grandes cultures. En mettant en œuvre ces deux objectifs complémentaires sur l’ensemble du territoire national, il serait possible d’atteindre une croissance des stocks de carbone des sols métropolitains d’un niveau proche de 4 ‰ par an. Ce calcul étant fait sous réserve de réduire l’incertitude actuelle sur l’évolution tendancielle des stocks. Outre la réorientation des politiques publiques et des financements associés au bénéfice de systèmes durables, favorables à la préservation et au stockage du carbone dans les sols, une forte évolution des stratégies de l’ensemble des acteurs des filières agricoles et forestières, en lien avec les territoires, sera nécessaire.

Forêts, prairies, grandes cultures : des stocks contrastés

 

carte stock de carbone dans les sols français

La valeur du stock initial de carbone présent dans les sols est issue de données produites par le GIS Sol, par maille de 1 km² sur l’ensemble du territoire métropolitain. La carte montre ainsi une situation de départ contrastée du fait de l’occupation des sols mais aussi du type de sol et du climat.

À l’échelle de la France, les sols forestiers représentent 38 % du stock total, fortement liée à l’histoire de l’occupation de sols, avec une tendance à la hausse des stocks. Les prairies permanentes totalisent un stock élevé (22 %) stable ou avec une tendance à un léger stockage. En raison de l’étendue de leurs surfaces, les prairies temporaires et les grandes cultures contribuent à 26,5 % du stock total, avec une tendance à la baisse.

Préserver et entretenir les stocks élevés des forêts et prairies

Les stocks fluctuent selon les entrées de carbone (litières, produits résiduaires organiques…), les bio-transformations et la durée de stabilisation dans le sol, ainsi que les flux sortant, principalement dus à la respiration des organismes décomposeurs. L’estimation de ces variations est très sensible aux hypothèses de calcul mais  le réseau de mesure de la qualité des sols (RMQS) produira dès 2020 de nouvelles mesures pour réduire ces incertitudes. Sans changement d’usage des sols, et sans modifier les pratiques agricoles et forestières, l’évolution des stocks de carbone des sols est actuellement estimée, tous modes d’occupation du sol confondus, à 2,3 ‰ par an avec une forte incertitude (-0,2 ‰ à +3,2 ‰ par an). Cette augmentation est cependant en partie contrecarrée par des changements d’usage des sols qui déstockent le carbone : artificialisation des sols et retournement des prairies). C’est pourquoi, des politiques publiques favorables au maintien des prairies permanentes et des forêts et stoppant l’artificialisation des sols seraient nécessaires pour atteindre l’objectif du 4 ‰.

Un stockage additionnel possible en grandes cultures et prairies temporaires

Pour les forêts, aucune pratique agricole plus « stockante » qu’actuellement n’a pu être identifiée : l’enjeu est donc de maintenir le stock existant et les pratiques permettant de l’entretenir. En prairies permanentes, deux pratiques permettraient d’atteindre, pour un coût modéré, un stockage additionnel de l’ordre de 12 % du potentiel de la France. Cela peut passer par une intensification modérée par apport de fertilisant ou bien par une extension du  pâturage plutôt que la fauche, ce qui favorise le retour au sol de résidus et déjections.

un stockage additionnel potentiel de + 1,9 ‰ sur l’ensemble du territoire

C’est en grandes cultures – où le stock actuel est le plus faible – que réside le plus fort potentiel de stockage additionnel - 86 % du total, grâce à 5 pratiques:

  • Mise en place de couverts intercalaires et intermédiaires. Appliquée à tout le territoire, cette pratique représenterait 35 % du potentiel total pour un coût modéré ;
  • Introduction et allongement des prairies temporaires dans les rotations culturales, 13 % du potentiel total, avec un coût élevé ;
  • Développement de l’agroforesterie, 19 % du potentiel total, avec un coût élevé ;
  • Apport de composts ou produits résiduaires organiques, pour un coût négatif (léger gain pour l’agriculteur) ;
  • Plantation de haies, avec un coût élevé.

Une 6e pratique, le passage au semis direct, a été étudiée. Elle augmente le stockage additionnel dans l’horizon de surface, mais cet effet n’est plus perceptible lorsqu’on considère la totalité du profil du sol. Son coût n’a donc pas été évalué.

Dans les vignobles, l’enherbement inter-rang, permanent ou hivernal, a un potentiel significatif pour un coût faible ou négatif. Concernant peu de surfaces, sa contribution au potentiel total de la métropole resterait faible.

déployer les bonnes pratiques aux bons endroits

L’étude a aussi mis en évidence que les potentiels de stockage additionnel, les assiettes de mise en œuvre et les coûts varient selon les pratiques mais aussi d’une région à l’autre. La solution la plus efficace est donc une combinaison de "bonnes pratiques aux bons endroits" (cf encadré 1 pour plus de détails par régions). Ailleurs, il reste indispensable d’entretenir et protéger les stocks existants, avec les pratiques adaptées, et de ne pas déstocker : stopper le retournement de prairies et l’artificialisation des terres.

Au total, le stockage additionnel pourrait atteindre, au maximum, + 1,9 ‰ sur l’ensemble des surfaces agricoles et forestières (mais 3,3 ‰ pour les seules surfaces agricoles et 5,2 ‰ si l’on se restreint aux grandes cultures), soit 41 % des émissions de carbone agricoles. Aller au-delà demande des recherches nouvelles afin de pouvoir lever d’autres verrous et préciser les estimations. Il s’agit de modéliser à échelle spatiale fine et utiliser des données massives sur les climats, sols et systèmes agricoles, de prendre en compte dans les calculs économiques les co-bénéfices apportés par certaines pratiques comme les cultures intermédiaires qui améliorent aussi la qualité de l’eau ou l’agroforesterie, et d’explorer de façon approfondie les intérêts et limites de la valorisation de composts et produits résiduaires organiques. Il serait également nécessaire d’étendre l’étude à tous les gaz à effet de serre, en prenant en compte le N2O lié à l’usage d’engrais de synthèse et le méthane lié à l’élevage, de prendre en compte différents scénarios de changement climatique dans les calculs et d’élaborer des scénarios de systèmes de production agricoles alternatifs.

VIENT DE PARAÎTRE

Stocker du carbone dans les sols français : quel potentiel et à quel coût ?

Cet ouvrage s’adresse aux décideurs chargés de l’élaboration des politiques publiques climatiques dans le domaine agricole, aux responsables territoriaux, aux aménageurs, aux ingénieurs et techniciens, aux agriculteurs et à l’ensemble des citoyens intéressés par la problématique de l’agriculture et du changement climatique.

Auteurs : S. Pellerin, L. Bannière, I. Savini, O. Réchauchère, coord.

Editions Quae - Matière à débattre et décider, 120 pages 12 août 2021 – 40 euros.

 

L'étude

Cette étude a été conduite par la Délégation à l’expertise scientifique collective, à la prospective et aux études (DEPE) d'INRAE. Elle a mobilisé 40 experts agronomes, économistes, modélisateurs et chargés d’étude. Elle s’appuie sur le cadre méthodologique de l’expertise scientifique collective et sur des travaux de simulation.

Les simulations ont été réalisées avec le modèle INRAE STICS en grandes cultures, et le modèle PaSim en prairie permanente. Ces modèles intègrent une représentation explicite du cycle du carbone dans le système sol-plante-(animal) et rendent compte de l’effet des multiples facteurs pédoclimatiques et des pratiques qui conditionnent l’évolution des stocks de carbone et d’autres variables de sortie intéressantes (rendement, lixiviation d’azote, émissions de N2O…). Plusieurs bases de données nationales sur les sols, les climats, les pratiques agricoles ont été mobilisées pour renseigner ces modèles. Les simulations ont été faites sur l’horizon de sol 0-30 cm, et sur les résultats agrégés finaux, des calculs de stockage sur toute la profondeur de sol ont cependant été réalisés car c’est ce qui est le plus adapté en termes d’atténuation du changement climatique. Le modèle BANCO, combinant simulations agronomiques et calcul de coûts, a été utilisé pour optimiser l’effort de stockage à mettre en œuvre.

Mise à disposition des livrables et données de l’étude 4 pour 1000 : https://data.inrae.fr/dataverse/etude4pour1000

Les DOI des 5 ensembles de données associés sont :

STICS : https://doi.org/10.15454/LV9ZRW
PASIM : https://doi.org/10.15454/XCQXOB
BANCO : https://doi.org/10.15454/EQP1BV
ECO : https://doi.org/10.15454/UEQVCO
ROTHC : https://doi.org/10.15454/OGJNIC

PUBLICATIONS SCIENTIFIQUES ASSOCIEES

BASILE-DOELSCH I., BALESDENT J., PELLERIN S. 2020. Reviews and syntheses: The mechanisms underlying carbon storage in soil. Biogeosciences, 17, 5223–5242. https://doi.org/10.5194/bg-2020-49

LAUNAY C., CONSTANTIN J., HOUOT S., MARTIN R., PELLERIN S., THEROND O. 2021. Estimating the carbon storage potential and greenhouse gas emissions of French arable cropland using high-resolution modeling. Global Change Biology. https://doi.org/10.1111/gcb.15512

MARTIN M., DIMASSI B., ROMAN DOBARCO M., GUENET B., ARROUAYS D., ANGERS D.A., SOUSSANA J.F., PELLERIN S. 2021. Feasibility of the 4 per 1000 aspirational target for soil carbon. A case study for France. Global Change Biology, accepted  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/gcb.15547  https://doi.org/10.1111/gcb.15547

Mathias Mayer, Cindy E. Prescott, Wafa E.A. Abaker, Laurent Augusto, Lauric Cécillon, Gabriel W.D. Ferreira, Jason James, Robert Jandl, Klaus Katzensteiner, Jean-Paul Laclau, Jérôme Laganière, Yann Nouvellon, David Paré, John A. Stanturf, Elena I. Vanguelova, Lars Vesterdal,
Tamm Review: Influence of forest management activities on soil organic carbon stocks: A knowledge synthesis. Forest Ecology and Management, Volume 466, 2020, 118127, https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118127

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COMMUNIQUE DE PRESSE - Pour limiter le changement climatique, il est nécessaire de réduire les émissions de CO2 dans l’atmosphère. Or, le sol des écosystèmes terrestres a la capacité de fixer de grandes quantités de carbone à long terme. Une équipe internationale de scientifiques, coordonnée conjoitement par INRAE et l’Université de Bonn (Allemagne) et impliquant aussi le CNRS en France*, montre que si ce potentiel était utilisé plus efficacement il permettrait de réduire d'un tiers l'augmentation du CO2 dans l'atmosphère. Dans le même temps, les rendements agricoles augmenteraient de manière significative dans de nombreuses régions du monde. Pour cela, une transition vers des pratiques agricoles et de gestion du sol durables est nécessaire ; elle serait bénéfique à la fois pour la préservation des fonctions des sols et pour la sécurité alimentaire. Cette transition doit être adaptée aux conditions environnementales et socioéconomiques des différentes régions du monde. Dans un article paru le 27 octobre dans Nature Communications, une vingtaine de spécialistes proposent les actions à mettre en place pour développer une stratégie mondiale de séquestration du carbone dans les sols agricoles.

27 octobre 2020