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

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Stocker du carbone dans les sols français. Quel potentiel et à quel coût ?
COLLECTIF et PELLERIN Sylvain , « Stocker du carbone dans les sols français. Quel potentiel et à quel coût ? », Quæ, 2021.

En dépit des injonctions des scientifiques vis-à-vis des risques climatiques, les émissions de gaz carbonique continuent à augmenter. Outre qu’il est nécessaire de réduire davantage les émissions, une voie complémentaire consiste à analyser comment mieux séquestrer le carbone émis. Les chercheurs de l’INRAE (Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement) ont donc produit une étude pour comprendre comment l’usage des sols pouvait mieux contribuer à capter et conserver le carbone de l’atmosphère dans les sols.

À l’échelle planétaire, le stock de carbone organique des sols (COS) représente de l’ordre de 2 400 gigatonnes de carbone (GtC), soit le triple de la quantité de carbone contenue sous forme de CO2 dans l’atmosphère (800 GtC). Ce stock, comparé aux émissions anthropiques annuelles (9,4 GtC), est de l’ordre de 0,4 % soit 4 ‰. Donc en théorie, une augmentation de 4 ‰ par an du stock de carbone dans les sols permettrait de compenser les émissions anthropiques de CO; ce qui est évidemment très optimiste.

Ramenée à l’échelle de la France, l’équation précise est très différente. Le stock total de carbone organique dans les sols sur 30 cm de profondeur, hors surfaces artificialisées, est de l’ordre de 3,58 GtC (équivalent à 13,4 Gt d’équivalent CO2). Une augmentation de 4 ‰ par an ne compenserait que de l’ordre de 12 % des émissions annuelles françaises de gaz à effet de serre. En prenant en compte une profondeur de sols plus importante, jusqu’à un mètre, le pourcentage de compensation pourrait atteindre 15 %, en théorie. Il est donc clair que le l’amélioration du stockage dans les sols ne peut absolument pas suffire à la neutralité carbone, mais il peut aider à la hauteur de ce pourcentage. Notons que le stockage dans les sols ne prend pas en compte le stockage de carbone des plantes qui pousseraient sur ces sols.

L’objectif de l’étude, sur demande du ministère français de l’Agriculture et de l’Alimentation et de l’ADEME (Agence de la transition écologique), est d’affiner ces ordres de grandeur, d’identifier les pratiques agricoles et sylvicoles permettant de mieux stocker le carbone dans les sols, d’analyser les effets induits de ces pratiques, et de proposer une stratégie pour le territoire métropolitain. Trois types de sols sont analysés pour leur potentiel de stockage : les sols sous forêt, les sols sous prairie permanente et les sols sous grande culture. La modélisation est éminemment complexe puisque le potentiel de stockage du carbone de ces trois types de sols dépend du climat (température et pluviométrie), de la géologie du sol, de l’évolution des surfaces, et évidemment des pratiques culturales / d’usage, mais aussi de l’histoire de l’occupation du sol (différence entre forêt ancienne et forêt implantée sur d’anciennes terres cultivées, par exemple).

Surfaces et stocks totaux de carbone dans l’horizon 0-30 cm par grand type d’usage des terres

Source : Stocker du carbone dans les sols français, p. 64.

Une fois le stock de carbone organique contenu dans les trois types de sols détaillé — le graphique ci-dessus montre que le stockage initial des sols de cultures est plus faible que celui des forêts et des prairies —, neuf pratiques « stockantes » ont été plus finement analysées en fonction de leur potentiel répertorié via une bibliographie scientifique. Ces neufs pratiques concernent uniquement les prairies et les cultures (pas de pratique identifiée pour les forêts).

• Pour les grandes cultures et le vignoble :

—  le développement du semis direct (ou la culture sans labour), donc avec le maintien de résidus de culture ;
— l’extension des cultures intermédiaires ou intercalaires (entre les zones de la culture principale) qui sont des apports de biomasse rapidement biodégradables et peuvent conduire à un stockage supplémentaire par production de composés microbiens stabilisés à long terme ;
— l’insertion et l’allongement de prairies temporaires dans les assolements des cultures, pour bénéficier d’un stockage accru puisque le sol des prairies permanentes stocke davantage que celui des cultures ;
— l’apport au sol de nouvelles ressources organiques comme les biodéchets ou déchets verts qui sont souvent incinérés en complément des effluents d’élevage ;
— le développement de l’agroforesterie intraparcellaire, soit l’intégration d’arbres au sein des parcelles ;
— la plantation de haies ;
— l’enherbement des vignobles entre les rangs.

• Pour les prairies :

— une intensification modérée des prairies extensives, en effet la fertilisation de ces prairies accroît le stockage carbone du sol, néanmoins l’apport d’engrais peut faire peser des risques sur la qualité de l’eau (eutrophisation) ;
— enfin, la réduction de la fauche au profit du pâturage dans les prairies permanentes.

Le stockage annuel additionnel de carbone dans les sols que généreraient ces neuf changements de pratique est synthétisé dans le tableau ci-dessous

Stockage additionnel par pratique

*Cette valeur correspond à la somme des valeurs indiquées dans les lignes précédentes. Elle ne tient pas compte des interactions entre pratiques sur une même surface. Une simulation ayant combiné les quatre premières pratiques en grandes cultures a montré que ces interactions étaient faibles, ce qui fait que l’hypothèse d’additivité du stockage en cas de mise en œuvre simultanée des pratiques sur une même surface est acceptable. […]
Source : Stocker du carbone dans les sols français, p. 184.

Le stockage additionnel annuel sur l’ensemble des surfaces agricoles et forestières serait donc de 1,8 ‰, mais de 5,1 ‰ pour les grandes cultures (et les prairies temporaires). Les grandes cultures représentent plus de 85 % du potentiel de stockage additionnel et ce sont les seules surfaces où la cible de 4 ‰ pourrait être dépassée. Les pratiques qui présentent le plus fort potentiel sont d’abord l’extension des cultures intermédiaires, puis l’agroforesterie intraparcellaire, enfin l’insertion et l’allongement des prairies temporaires (dans les assolements de cultures). Hors forêts, le stockage additionnel de ces pratiques pour l’ensemble des surfaces agricoles — grandes cultures, prairies permanentes et vignobles — est de 3,2 ‰. Ce sont donc en conséquence les régions du nord de la France, plus caractéristiques des grandes cultures qui présentent le plus fort potentiel de stockage additionnel.

Exprimé en équivalent CO2, le stockage additionnel permis par ces pratiques équivaut à 6,6 % des émissions nationales et presque 40 % des émissions agricoles (hors usage d’énergie et changement d’usage des sols).

Néanmoins, dans le cas du semis direct, si le stockage est non négligeable sur la profondeur 0-30 cm, la pratique permet surtout une redistribution verticale du carbone et sur l’ensemble du profil (toute la profondeur), l’effet global est donc considéré comme nul. Par ailleurs, ces pratiques modifient d’autres postes d’émission de gaz à effet de serre que le stockage carbone du sol : par exemple, utilisation de carburant pour mener l’opération en négatif ou en positif, production de biomasse ligneuse à valoriser. Dans ce bilan complet, trois pratiques apparaissent particulièrement vertueuses : l’agroforesterie intraparcellaire, les haies et dans une moindre mesure l’insertion ou l’allongement des prairies temporaires. La pratique de « l’intensification modérée des prairies » voit son intérêt diminuer compte tenu des émissions liées à l’apport d’engrais azotés.

Le coût de ces pratiques a également été évalué. On notera, dans le tableau ci-après, que l’enherbement des vignobles entre les rangs est la seule pratique dont le coût est négatif car il réduit les opérations culturales. Le fait que cette pratique financièrement intéressante pour les viticulteurs ne soit pas davantage adoptée, suggère qu’elle nécessite un surcroît de travail pour l’enherbement à une période où la main-d’œuvre n’est pas disponible ; il y aurait donc un problème organisationnel.

Récapitulatif des coûts par pratique, en moyenne au niveau national, selon que l’horizon de stockage considéré est 0-30 cm ou sur l’ensemble du profil du sol

Source : Stocker du carbone dans les sols français, p. 190.

Toutes les pratiques, sauf les haies, ont un coût inférieur à la valeur tutélaire du carbone à l’horizon 2030 (soit 250 euros par tonne d’équivalent CO2 ou 917,5 euros par tonne de carbone selon la commission Quinet 2019), mais bien plus élevé que le prix du carbone actuel (25 euros par tonne d’équivalent CO2 ou 91,75 euros par tonne de carbone). Mais la moitié des pratiques ont un coût, sur l’ensemble du profil, du même ordre de grandeur — ou inférieur au prix du carbone de la contribution climat-énergie (55 euros par tonne d’équivalent CO2 ou 201,7 euros par tonne de carbone). Ces calculs sont par ailleurs des moyennes France avec de fortes dispersions selon les conditions locales, qui devront être affinées pour leur mise en pratique.

Si de toute évidence, la solution la plus efficace est une combinaison « des bonnes pratiques aux bons endroits » et du maintien des pratiques stockantes dans le temps, ce sont le développement des cultures intermédiaires, des prairies temporaires et de l’agroforesterie intraparcellaire qui présentent, outre un meilleur stockage du carbone dans le sol, le plus de cobénéfices sur la qualité de l’eau, la lutte contre l’érosion et la protection de la biodiversité.