Evaluation des services écosystémiques : Agriculture, Sol et bilan « Carbone » Ecologie fonctionnelle & Biogéochimie des Sols & Agro-écosystèmes Lydie.

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1 Evaluation des services écosystémiques : Agriculture, Sol et bilan « Carbone » Ecologie fonctionnelle & Biogéochimie des Sols & Agro-écosystèmes Lydie Lardy JOURNEE SCIENTIFIQUE LABEX CEMEB Services Ecosystémiques et Sociétés humaines 12 Mars 2015 - Institut Européen des Membranes, Montpellier

2 Nutriments et intensification écologique Sols, activités et réseaux biologiques Carbone et changements globaux Modélisation Pratiques agro-écologiques et compromis entre production et autres services écosystémiques Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

3 Préambule: l’origine de la « comptabilité carbone » Les concentrations des GES augmentent Dioxyde de carbone ou gaz carbonique (CO 2 ) Méthane (CH 4 ) Oxyde nitreux ou protoxyde d’azote (N 2 O) CO 2 CH 4 N 2 O Les GES ont des pouvoirs de réchauffement différents CO 2 CH 4 N2ON2O121310 Potentiels de réchauffement global (PRG) sur une base séculaire adoptés par le protocole de Kyoto Global Warming Potential (GWP) Le potentiel de réchauffement global (PRG) est un moyen simple de comparer les différents GES Différentes valeurs de PRG peuvent être utilisées dans la « comptabilité carbone » Nombre de tonnes d’équivalent CO 2 d’un GES = tonne du GES x PRG

4 Préambule: l’origine de la « comptabilité carbone » Diminuer les sources Augmenter les puits « L'objectif ultime […] est de stabiliser […] les concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère à un niveau qui empêche toute perturbation anthropique dangereuse du système climatique. » Objectif (Article 2) de la Convention « climat » Une réponse politique internationale centrée sur les GES

5 Enjeux Importance du secteur concerné par les sols: le secteur « Agriculture – Forêt » Diminuer les sources D’après le 5 ème rapport – chapitre 1 – du Groupe 3 du GIEC (2014) Répartition des émissions de 2010 (49,5 Milliards de tonnes de CO 2 -eq) 23% Les sols sont ici 1% Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

6 Enjeux Diminuer les sources D’après le 5 ème rapport – chapitre 1 – du Groupe 3 du GIEC (2014) et le chapitre 6 du Groupe 1 du GIEC (2013) Mt = Millions de tonnes Répartition des émissions de 2010 (49,5 Milliards de tonnes de CO 2 -eq) Les sols sont ici Moyenne annuelle pour 2000-2010 (Milliards de tonnes de CO 2 -eq) Agriculture : 5,0 à 5,8 Changement d’usage des terres: 4,3 à 5,5 Mais attention, il n’y a pas d’approche centrée sur les sols, néanmoins quelques valeurs: CH 4 : Les sols sont un puits global de -28 [-9; -47] Mt de CH 4 /an pour 2000-2009 N 2 O: Sols sous végétation naturelle: émissions de 6,6 (4,1 pour l’agriculture)Mt N-N 2 O /an Puits de -0,01 [0; -1] (Basé sur les travaux de Chapuis-Lardy et al., 2007) Pour la dernière décennie: CO 2 : au moins 10% CH 4 : ~ 50% des émissions anthropiques N 2 O: ~ 60% des émissions anthropiques Importance du secteur concerné par les sols: le secteur « Agriculture – Forêt » Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

7 Enjeux Importance des sols dans les échanges globaux? Les émissions et les puits annuels 8,6 ±0,4 2,5 ±0,5 2,6 ±0.8 +4,3 ± 0.1 0,8 ±0,5 Moyennes pour 2003-2012 (Le Quéré et al., 2013) Le Quéré et al., 2003. Global carbon budget 2013. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 6, 689–760, doi:10.5194/essdd-6-689-2013 Valeurs en Gt C ou Milliards de t Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

8 Enjeux Importance des sols dans les échanges globaux? Les émissions et les puits annuels 8,6 ±0,4 2,5 ±0,5 2,6 ±0.8 +4,3 ± 0.1 0,8 ±0,5 Moyennes pour 2003-2012 (Le Quéré et al., 2013) Respiration ~120 Photosynthèse ~123 Sols Le Quéré et al., 2003. Global carbon budget 2013. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 6, 689–760, doi:10.5194/essdd-6-689-2013 Valeurs en Gt C ou Milliards de t Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

9 Enjeux Importance des sols dans les échanges globaux? Les émissions et les puits annuels 8,6 ±0,4 2,5 ±0,5 2,6 ±0.8 +4,3 ± 0.1 0,8 ±0,5 Moyennes pour 2003-2012 (Le Quéré et al., 2013) Le Quéré et al., 2003. Global carbon budget 2013. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 6, 689–760, doi:10.5194/essdd-6-689-2013 Valeurs en Gt C ou Milliards de t Sols = 1500-2400 (0-1m) Végétation=450-650 Atmosphère=830 Les stocks ~800 dans le 0-30 cm -2,6 (0,3%) Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

10 Enjeux Importance des sols dans les échanges globaux? Les émissions et les puits annuels 8,6 ±0,4 2,5 ±0,5 0 +6,9 ± 0.1 0,8 ±0,5 Moyennes pour 2003-2012 (Le Quéré et al., 2013) Le Quéré et al., 2003. Global carbon budget 2013. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 6, 689–760, doi:10.5194/essdd-6-689-2013 Valeurs en Gt C ou Milliards de t Sols = 1500-2400 (0-1m) Végétation=450-650 Atmosphère=830 Les stocks ~800 dans le 0-30 cm -2,6 (0,3%) Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

11 Enjeux Importance des sols dans les échanges globaux? Les émissions et les puits annuels 8,6 ±0,4 2,5 ±0,5 2,6 ±0.8 +4,3 ± 0.1 0,8 ±0,5 Moyennes pour 2003-2012 (Le Quéré et al., 2013) Le Quéré et al., 2003. Global carbon budget 2013. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 6, 689–760, doi:10.5194/essdd-6-689-2013 Valeurs en Gt C ou Milliards de t Sols = 1500-2400 (0-1m) Végétation=450-650 Atmosphère=830 Les stocks ~800 dans le 0-30 cm +4,3 (0.5%) Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

12 Enjeux Importance des sols dans les échanges globaux? Les émissions et les puits annuels 8,6 ±0,4 2,5 ±0,5 6,9 +0 0,8 ±0,5 Moyennes pour 2003-2012 (Le Quéré et al., 2013) Le Quéré et al., 2003. Global carbon budget 2013. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 6, 689–760, doi:10.5194/essdd-6-689-2013 Valeurs en Gt C ou Milliards de t Sols = 1500-2400 (0-1m) Végétation=450-650 Atmosphère=830 Les stocks ~800 dans le 0-30 cm +4,3 (0.5%) Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

13 Enjeux Importance des sols dans les échanges globaux? Les émissions et les puits annuels 8,6 ±0,4 2,5 ±0,5 0 à 6,9 +0 à +6,9 0,8 ±0,5 Moyennes pour 2003-2012 (Le Quéré et al., 2013) Le Quéré et al., 2003. Global carbon budget 2013. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 6, 689–760, doi:10.5194/essdd-6-689-2013 Valeurs en Gt C ou Milliards de t ~800 -2,6 (0,3%) ~800 +4,3 (0.5%) dans le 0-30 cm Calcul « simpliste » 800 Gt C sur 30 cm avec une densité moyenne de 1,25 g.cm -3 correspond à un stock moyen de 25,6 tC /ha Une variation moyenne de – 0,3% à +0,5% de ce stock moyen équivaut à une variation annuelle de – 80 à + 130 kg C /ha Soit : – 300 à + 475 kg CO 2 /ha Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

14 Importance des sols dans les échanges globaux? Une variation moyenne de – 0,3% à +0,5% de ce stock moyen équivaut à une variation annuelle de – 80 à + 130 kg C /ha Soit : – 300 à + 475 kg CO 2 /ha Banque Mondiale, 2012 Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

15 Méthodes Les lignes Directrices du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre

16 16 Webinaire de l’AFES : n°11 - Sol et comptabilité « carbone » : enjeux, discours, et méthodes Par Martial Bernoux Stock C sol (au moins 0-30 cm) temps CC tt Les émissions de CO 2 =  C sol /  temps Pour les systèmes agricoles Méthodes Mais forte variabilité spatiale …d’où l’importance du  t! Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

17 17 Webinaire de l’AFES : n°11 - Sol et comptabilité « carbone » : enjeux, discours, et méthodes Par Martial Bernoux Méthodes 100 Kg N/ha N2ON2O Stock de carbone 1 an Stock de carbone  C en kg/ha/an pour être intéressant? IPCC, 2006 = x (12/44) 132 kg Ceq /ha/an x 44/28 =1,57 kg N 2 O x 310 (PRG) = 487 kg CO 2 eq Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

18 Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015 Merci de votre attention JOURNEE SCIENTIFIQUE LABEX CEMEB Services Ecosystémiques et Sociétés humaines 12 Mars 2015 - Institut Européen des Membranes, Montpellier

19 Diminuer les sources Augmenter les puits « L'objectif ultime […] est de stabiliser […] les concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère à un niveau qui empêche toute perturbation anthropique dangereuse du système climatique. » Objectif (Article 2) de la Convention « climat » Article 4 - Engagements 1. Toutes les Parties [...]: a) Établissent, mettent à jour périodiquement, publient et mettent à la disposition de la Conférence des Parties, conformément à l’article 12, des inventaires nationaux des émissions anthropiques par leurs sources et de l’absorption par leurs puits de tous les gaz à effet de serre […], en recourant à des méthodes comparables qui seront approuvées par la Conférence des Parties; Méthodes

20 Des lignes directrices (des méthodes, des recommandations, des facteurs par défaut...) qui ont donc évoluées au cours du temps en fonction de l’évolution des débats et décisions politiques Mais des principes invariants pour la “comptabilité carbone” Pour comptabiliser les émissions CH 4 et N 2 O On considère les FLUX directement Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

21 Emissions (N 2 O ou CH 4 ) Emissions (N 2 O ou CH 4 ) Méthodes = X Données sur les activités Facteurs d’émission Exemples Nombre de tête de bétail Quantité d’intrant Nombre d’hectare de rizière Exemples Emission moyenne d’une vache laitière européenne par an Emission moyenne de N 2 O par kg d’azote apporté Emission moyenne pour un hectare de rizière (en fonction de mode de conduite) Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015

22 Méthodes Pour comptabiliser les émissions de CO 2 Adoption du Bilan de masse 5 compartiments Biomasse aérienne Racines Bois mort Litière Sol Stock de carbone Agriculture, sol et Bilan C – L. Lardy Journée CeMEB – 12/03/2015 Le sol, Compartiment d’importance dans un système agricole

23 En résumé: Les méta-analyses montrent que les taux annuels de séquestration varient de 0,1 à 1,1 tonne de CO 2 (mais souvent autour de 0,3-0,6 tCO 2 /ha/an) par hectare et par an et s’accompagnent d’une augmentation des rendements d’au moins 50% sur le long terme pour des solutions connues qui sont basées sur l’augmentation des biomasses et les apports de matière organique, une meilleur gestion des intrants et de l’eau. Que sait-on du lien entre « pratique séquestrante » et rendement? Dans le détail : Solutions www.cabi.org/bookshop/book/9781780645322