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Le Carbone, un problème ? A nous de choisir !
L’Agriculture : solution de choix pour le climat
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Travail de synthèse: L’agriculture, solution pour la COP21Charles Buchmann (Association Française d’Agroforesterie)En lien avec Alain Canet, Fabien Balaguer (Association Française d’Agroforesterie)et Konrad Schreiber (Institut d’Agriculture Durable)
De quelle couleur est le paysage fertile ?
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De quelle couleur est le paysage fertile?
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L’automne, Nicolas Poussin, Musée du Louvre
De quelle couleur est le paysage fertile ?
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Le paysage fertile est vert…
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… comme la chlorophylle…
… et la chlorophylle, c’est du Carbone
Formule développée de la chlorophylle a, selon J. Carles
De quelle couleur est la terre fertile ?
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Les sols les plus fertiles du monde : la Terra Preta amazonienne
Références: International biochar initiative
De quelle couleur est la terre fertile ?
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Les sols les plus fertiles d’Europe : les tchernozioms d’Ukraine
De quelle couleur est la terre fertile ?
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Sol travaillé non couvertLabour
Sol non travaillé couvertSemis Direct sous Couvert
Photo agriculteur du Gers © Agr’eau
La terre fertile est noire…
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… le noir, c’est de l’humus…
… et l’humus, c’est du Carbone
Formule d’une molecule d’acide humique selon F.J. Stevenson (1994)
Qui travaille à la fertilité du sol ?
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Références : Daniel Cluzeau CNRS
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1 - 5 km d’hyphes fongiques106 - 109 bactéries
10 000 – 60 000 protozoaires 50 - 100 nématodes
1collembole1 insecte
1 cm³ de terre contient :
protozoaires
Qui travaille à la fertilité du sol ?
Références : Daniel Cluzeau - CNRS
L’activité biologique du sol travaille à sa fertilité… … en recyclant continuellement
la matière organique
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Un cortège vivant à la fois - Nourri par
du carbone - Constitué
de carbone- Diffuseur
de carbone.
Carbone
Références : Daniel Cluzeau CNRS
Les grand enjeux de l’humanité
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Nourrir 10 Milliards d’humains… avec quoi ?
= du Carbone
Des sucres Des graisses Des protéines
Les grands enjeux de l’humanité
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Stopper le réchauffement climatique… comment?Evolution des températures moyennes en été pour la
France1860-2003 (rouge) & prévisions jusqu’à 2100 (noir)
En stockant du Carbone
Selon l’INRA :
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1/3 des terres arables françaises considérées comme : déficitaires en matière organique (< 2% de MO) Près de 18% de la surface du territoire français sont concernés par l’érosion Les pertes de terre atteignent une tonne par hectare et par an en France…
Certaines zones culminent à 40 tonnes par hectare 5 M ha de sols limoneux présentent des problèmes de croûte de battance
Références : Inra de Rennes (2002) http://www.lafranceagricole.fr/archive/article/des-sols-deficitaires-en-matiere-organique-FA29511010381.html
Du carbone pour structurer le sol
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La cohésion physique du sol lui est donnée par son taux de matière organique et son activité biologique.
Sols agricoles en manque de matière organique
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Sols agricoles cherchent Carbone désespérément
Références: Commission Européenne
Atmosphère en excès de CO2
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Atmosphère propose Carbone gratuitementRéférences : Mauna Loa Observatory
Deux problèmes : - le manque de carbone = le sol - l’excès de carbone = l’atmosphère
Une solution unique : le végétal…
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… des plantes petites, moyennes et grandes… les seules capables de transformer le CO2 polluant en Humus intrant.
… des racines petites moyennes et profondes …
Le travail du sol « évapore » du carbone
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Dans le même sol, la minéralisation peut être multipliée par 2,5 selon les pratiques… Sur sol argilo limoneux :
Références : Attard et al. INRA
- En labour : K2 = 2,3% par an- En techniques culturales simplifiées : K2 = 1,81% par an- En semis direct sous couvert : K2 = 0,96% par an
Du carbone sortant de l’atmosphère…
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… pour rentrer dans la biosphèreCarbone
Carbone
Carbone
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Carbone
Carbone
Carbone
Carb
one
Carb
one
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Carbone
Carbone
Carbone
Carbone
Carbone
Une fertilité qui carbure au végétal
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Stocker du carbone pour améliorer l’outil de production
Références : Association Française d’Agroforesterie 2013http://www.agroforesterie.fr/documents/Contribution-AFAF-transition-energetique-agroforesterie.pdf
Du Carbone pour augmenter la réserve utile des sols
Capacité de rétention en eau du sol selon la teneur en Matière Organique.
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27
28
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
MO 2,8%MO 2,4%MO 2,2%
Arrêt des précipitations
Hum
idité
du
sol (
% d
e la
terr
e sè
che)
Jours
Les acides humiques peuvent emmagasiner de l’eau jusqu’à 20 fois leur poids.
La matière organique mêlée aux argiles augmente leurs potentiels de rétention d’eau.
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Référence : Morel, 1996 Les sols cultivés
Du Carbone pour augmenter la réserve utile des sols
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Référence : Khaleel R et al 1981Chambre Syndicale des Améliorants Organiques
Les acides humiques peuvent emmagasiner de l’eau jusqu’à 20 fois leur poids.La matière organique mêlée aux argiles augmente leurs potentiels de rétention d’eau par formation du complexe argilo-humique.
27Journée Agr’eau - 02/08/14 - Marciac - Intervention de Konrad SCHREIBER IAD
Corrélation positive entre le taux de MO et la gestion de l’eau : MO
x 2 ≈ RU x 2
Hypothèse sur la gestion de l’eauQuantité d’eau pour l’irrigation
3000 m3
0 m3
2 % 4% MO
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Du Carbone pour augmenter la réserve utile des sols
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Du carbone pour améliorer la fertilité chimique des sols
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La Capacité d’Echange Cationique (CEC) du sol est directement proportionnelle à l’importance de son Complexe Argilo-Humique (CAH). Augmenter le taux de matière organique Améliorer la CEC
Références: INRA ; SADEF
Humus
Minéralisatio
n primaire
Hum
ificat
ion
K1
Minéralisation secondaire K2
Du carbone pour améliorer la fertilité chimique des sols
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La fourniture d’azote aux plantes varie fortement selon le taux de matière organique:
Toutes choses égales par ailleurs, à coefficient de minéralisation K2 = 1% (K2 en semis direct):
Sol taux de MO = 2%: La minéralisation secondaire fournit 45
Unités d’azote par an
Sol taux de MO = 5% La minéralisation secondaire fournit 113
Unités d’azote par an
Cet Azote provient de la fixation par l’activité biologique du sol
Du carbone pour améliorer la porosité du sol
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La fertilité du sol dépend de son bon équilibre entre ses fractions:solide (terre)liquide (eau)gazeuse (air)
La porosité (fractions liquides et solides) est entretenue par l’action mécanique de l’activité biologique du sol :- Des plantes- Des animaux- Des champignons
Du Carbone
Du carbone pour améliorer la fertilité biologique du sol
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Les rhizodépôts constituent 10% à 20% du carbone photosynthétisé par la planteLes plantes pilotent leur environnement racinaire grâce à ces exsudats.
90 % des taxons végétaux sont concernés par des mycorhizes
Un rôle majeur dans la nutrition minérale et hydriqueRéférence : M.A. Selosse
CNRS MNHN
Référence : INRA
Du carbone pour améliorer la santé des cultures
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Le végétal est entouré d’un cortège microbien et animal qui assure sa protection phytosanitaire:- Compétition vis-à-vis des pathogènes- Prédation des pathogènes- Stimulation des défenses de la plante
Agent microbien non pathogène =
éliciteur
Référence: Agriculture de conservationhttp://agriculture-de-conservation.com/Le-Stress-des-plantes.html
Objectif: Remplir la France de Carbone
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Prairies1 000 MtC
Forêts1 200 MtC
Cultures 720 MtC
Passer d’un modèle actuel…
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- Sols perturbés- SAU sous-exploitée- Bilan énergétique
négatif
…Vers un optimum écosystémique :- Sols conservés
- SAU optimisée- Bilan énergétique équilibré
Agro-écologie dans tous les secteurs de l’agriculture
Prairies1 500 MtC
Forêts1 200 MtC
Cultures 1500 MtC
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Du carbone intrant en maraîchage
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Du carbone intrant en grandes cultures
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Du carbone intrant en viticulture
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Du carbone intrant en arboriculture fruitière
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Du carbone intrant en élevage
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Du carbone intrant en apiculture
41
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CARBONEBilan : -2Teq CO2/ha
AZOTEBilan : -120Unités/ha
EAUBilan : -2000L/ha
Références : IAD
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CARBONEBilan: +18Teq CO2/ha AZOTE
Bilan: +160Unités/ha
EAUBilan: +3000L/ha
Références : IAD
Créer de la valeur gratuitement
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PHOTOSYNTHESE
RESPIRATION
Matière Organique
+ O2
CO2 + H2O
PHOTOSYNTHESE
RESPIRATION
Matière Organique
+ O2CO2 + H2O
Le CO2, matière première de la vie sur terre est gratuit Intégrer un maximum de végétal dans son système agricole Créer de la MO pour pas cher Créer de le fertilité gratuitement Nous vivons dans un monde fini mais loin d’être complètement exploré
Une société riche et pérenneest une société qui produit :
Seule la photosynthèse produit gratuitement.
Du Carbone intrant pour des territoires riches et vivants
45
Références : Arbre et Paysage 32
DU CARBONE
DES RICHESSES
Maximiser le Capital Carbone…
…Pour augmenter les intérêts
Et à terme … … Utiliser l’énergie du sol plutôt que celle du sous-sol…
L’agriculteur : Fournisseur officiel d’énergie de la société…
… En exploitant nos propres ressources renouvelables.
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Le végétal est une ressource
inépuisable pour notre indépendance
énergétique
Viser l’autonomie énergétique en produisant de la
biomasse localement sur l’ensemble du
globe…
Du Carbone ! Où ça ?
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L’air est composé à 0,04% de CO2
1T de Carbone = 3,7T de CO2
Le végétal est composé à 30 % de Carbone
L’humus est composé à 58% de CarboneRéférences: INRA
Du Carbone ! Où ça ?
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… Une ressource finie qui se partage entre plusieurs réservoirs en interaction les uns avec les autres : L'atmosphère La biomasse Le sol Le sous-sol Les océans
Avant l'ère industrielle : « stabilité »
Aujourd'hui : déstabilisation... et nombreuses conséquences...
atmosphère
atmosphère Effet de serre !
biomasse
Biomasse Déforestation
matrice sol
matrice sol Pratiques agricoles dégradantes. Perte de fertilité !
océans océans Acidification !
sous-sol
Sous-sol Exploitation des énergies fossiles (dont une grande partie pour l'agriculture)
Potentiel d’humification
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A 3% de MOAgriculture d’aggradation :Restitution annuelle de 13 T de MS/ha au sol (CV + Restitution des pailles)
Humification : + 3,8 TNon travail du sol
Minéralisation : - 1,3 T Gain de 2,5T d’humus/ha + 0,06% de MO
Agriculture de dégradation:Restitution annuelle de 4 T de MS/ha au sol (Sol nu + Non restitution des
pailles) Humification : + 0,5 T
Travail du sol (Labour) Minéralisation : - 3 T Perte de 2,5T d’humus/ha - 0,06% de MO
Références: IAD
En 2015 choisir…
52
A l’échelle France:
1,8 milliards de T d’humus capitalisées
0,6 milliards de T d’humus évaporées
Références: IAD
Stockage de Carbone dans des systèmes optimisés
53
Agroforesterie (densité de 50 arbres/ha) Stockage moyen de 1T de C/ha/an 3,7 Teq CO2/ha/an
Couverts végétaux / Non travail du sol Stockage moyen de 1T de C/ha/an 3,7 Teq CO2/ha/an
Agroforesterie et Couverts végétaux Stockage moyen de 2T de C/ha/an
7,4 Teq CO2/ha/an
Références: AFAF ; IADhttp://www.agroforesterie.fr/documents/Rapport-agroforesterie-AFAF-IAD-au-MAAF-La-couverture-vegetale-des-sols-et-les-pratiques-agroforestieres-au-service-de-territoires-productifs-et-durables-Avril-2015-HD-WEB.pdf
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Réduire la consommation de gasoil… … sortir de la sur-traction
Pratique culturale : Labour (Charrue, Combiné)
Techniques culturales simplifiées (Cultivateur, Herse rotative, Semoir)
Semis direct sous couvert végétal (Semoir)
Consommation de fioul par ha :
Entre 85L et 100L Entre 65L et 85 L Moins de 65L
Temps de travail par ha :
1h55min 1h45min 30min
Coût par ha : 75€ 67€ 46€
Références : FN CUMA
Coût énergétique de la production d’Azote :
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600 Unités d’Azote de synthèse produites 500 Kg de Pétrole consommées
Emission de 1,3Teq CO2
Références : ADA (Azote Directement Assimilable)http://www.azote.info/environnement-et-azote/les-bilans-environnementaux.html
En 2015 choisir…
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A l’échelle France:
6 milliards de Teq CO2 stockées
1,4 milliards de Teq CO2 émises
Références: IAD
Potentiel de Stockage d’eau
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Le gain d’1% de MO au sol permet la rétention de 90 m3 d’eau/ha
Un sol à 1,8% de MO présente une réserve utile moyenne de 435 m3
Un sol à 4% de MO présente une réserve utile moyenne de 635 m3
En 2015 choisir…
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A l’échelle France:
4 milliards de m3 d’eau stockée
1,37 milliards de m3 d’eau perdue
Références: IAD
Potentiel de Capitalisation en Azote
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C/N de l’humus = 10 1T d’humus contient 58 Unités d’azote
Un sol à 1,8% de MO contient 4T d’AzotePar minéralisation naturelle, il restitue 40 Unités
Un sol à 4% de MO contient 9T d’AzotePar minéralisation naturelle, il restitue 95 UnitésRéférences :
INRA
En 2015 choisir…
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A l’échelle France:
10,2 milliards de T d’Azote stockées dans la MO
3,45 milliards de T d’Azote déstockées
Références: IAD
Toute la France n’est pas saturée en Carbone
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Forêt
Vergers Vignes
Céréales
Oléagineux
Autres cultures
an-nuelles
Prairies tempo-raires
Prairie per-ma-
nenteJachères
Satu
ratio
n en
Ca
rbon
e
La Forêt: 16,3 millions d’ha ; 28% du territoireSaturée en Carbone
La SAU: 29 millions d’ha ; 54% du territoirePotentiel de stockage: 7,2 Giga Teq CO2
Les Cultures annuelles:15 millions d’ha ; 20% du territoirePotentiel de stockage: 5,7 Giga Teq CO2
Les Prairies:11 millions d’ha ; 27% du territoirePotentiel de stockage: 1,2 Giga Teq CO2
Les Cultures pérennes:1 million d’ha ; 2% du territoirePotentiel de stockage: 0,27 Giga Teq CO2
Répartition du territoire rural Français
Références : AFAF / INSEE Agreste
Agriculture:Stocker un maximum de Carbone
Forêt:Gérer le plein de Carbone
Territoire rural Français : potentiel d’action
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15 Millions ha en SCV + AFStockage de 111 Mega Teq CO2 par an
1 Million ha en CV Stockage de 3,7 Méga Teq CO2 par an
11 Millions ha en AF Stockage de 41 Méga Teq CO2 par an
• Emissions annuelles de GES en France : • environ 500 Méga Teq CO2
• Stockage annuel potentiel grâce à l’agriculture Française : 165 Méga Teq CO2
Soit 33% des GES français
… Sans compter- La réduction de la consommation
d’énergie de traction en agriculture- La réduction de la consommation
d’énergie pour produire les intrants (fertilisants, produits phytosanitaires)
- La réduction des émissions de N2O et CH4 grâce à des sols en bon état
- La production d’énergie renouvelable (biomasse) par l’agriculture en remplacement des énergies fossiles
27 Millions ha de bocageStockage de 10 Méga Teq CO2 par an
Références : Arrouays et al 2002INSEE Agreste
Teneur en CO2 élevée… Une chance ?
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Le CO2 est un facteur limitant comme un autre…
Une augmentation de la teneur en CO2 dans l’air En profiter pour améliorer la productivité
végétale !
Des systèmes qui
optimisent l’exploration de l’air:
Le végétal, rien que le végétal
L’Elevage: Haute Valeur Environnementale
64 Interbev: Interprofession Bétail et Viandehttp://www.charte-elevage.fr/09152015-1939/l%C3%A9levage-rend-des-services-%C3%A0-la-soci%C3%A9t%C3%A9%20
Contrairement aux idées reçuesELEVAGE = PUIT DE CARBONE
Le bocage, alliance fertile et complémentaire entre La prairie: réservoir de Carbone La haie: réservoir de Carbone
Paysage de Cultures / Paysage d’ElevageLequel stocke le plus de Carbone ?
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Evolution du bocage
1950300 000 Teq CO2
Contenues dans ce paysage
Paysage breton (Ille-et-Vilaine)
Aujourd’hui120 000 Teq CO2
Contenues dans ce même paysage
L’instabilité géopolitique conséquence de la stérilité des sols et du changement climatique
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Pertes d’humus
Pénurie alimentai
re Migrations
FaimSoif
Pauvreté Déséquilibre de l’ordre
mondial
Climat déstabilis
é
Carbone évaporé
Sols travaillé
sVégétal éliminé
Environnement modifié
Biodiversité
appauvrie
Sécheresses et perte de fertilité
Tensions Conflits
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Fertilité partout
Alimentation pour tous
partout Satisfaction des
besoins humainsEnergie
et matière première
à dispositio
n
Equilibre de l’ordre mondial
Climat tamponn
é
Carbone fixé
Le végétal à la base de tout
Travailler à la paix grâce à la fertilité la fertilité grâce au végétal…
Environnement protégé
Biodiversité favorisée
Le pays le plus efficace face au défi climatique
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Le pays dont l’agriculture sera la plus efficiente Le pays qui aura le mieux su tirer partie de sa SAU Le pays capable de produire le plus de richesses à partir de la
photosynthèse Le pays le plus développé économiquement,
environnementalement et socialement
40% des terres émergées du globe sont cultivées L’Agriculture est le défi majeur à tous les niveaux
Au travail, pour produire beaucoup !Produire beaucoup de végétal,
Car le végétal est la solution à la majorité de nos problèmes.
70
Même combat…… le Carbone au bon endroit.
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