MAGGnet: Gaz à effet de serre issus de l’agriculture

Contexte (projet de recherche terminé)

En Suisse, l’agriculture contribue à hauteur de 12 ou 13 % aux émissions de gaz à effet de serre. Le méthane et le gaz hilarant constituent une part importante de ces émissions. Le carbone joue par ailleurs également un rôle non négligeable dans les émissions. La teneur en carbone du sol peut en effet connaître de fortes variations en fonction du type d’exploitation choisi. Les terres cultivables se caractérisent dans la plupart des cas par de faibles teneurs en carbone. Néanmoins, nous n’avons actuellement que peu de connaissances sur l’amplitude des variations possibles de la teneur en carbone des sols agricoles ainsi que sur les mécanismes à l’origine de ces variations. Souvent, les émissions de CO2 dépendent également en fonction du site, de telle sorte qu’il est difficile d’appliquer directement à d’autres sites les résultats de mesures effectuées sur un site donné. Le mode de travail du sol, la rotation des cultures ou la nature et le volume des apports en engrais, contribuent à réduire les émissions ou à augmenter la teneur en carbone des sols. Ces mesures peuvent par ailleurs avoir des effets, notamment sur le rendement. Etant donné que la quantité de carbone présente dans le sol peut évoluer sur des décennies entières, il est essentiel de pouvoir réaliser des expériences à long terme. Au-delà des effets directement mesurables des différents modes d’utilisation et d’exploitation des sols, les données issues des expériences à long terme permettent de perfectionner les modèles existants orientés sur les processus qui serviront ensuite au calcul de scénarios possibles.

But

Ce projet de recherche avait pour objectif de rassembler les données d’expériences à long terme menées en Suisse sur la dynamique des sources et des puits de carbone, et de les mettre à disposition d’une banque de données internationale. Couplés à celles d’autres pays, les résultats seront soumis à une méta-analyse coordonnée par Mark Liebig dans le cadre du Croplands Greenhouse Gas Network (MAGGnet). Il est prévu d’en dégager les principaux facteurs influant sur les émissions ainsi que l’intensité de leur impact. En tenant compte des données de rendement de différentes cultures, on évaluera ensuite l’efficacité de diverses mesures pour éviter les émissions de gaz à effet de serre.

Résultats

Les séries de mesures effectuées en Suisse dans le cadre de quatre expériences à long terme sur la teneur en carbone du sol, les rendements et divers autres paramètres comme par exemple les facteurs météorologiques ou la densité du sol ont été rassemblées. L’étude portait sur trois essais de cultures de plein champ sur les sites de Zurich-Reckenholz, Tänikon et Burgrain ainsi que sur un essai de prairie sur le site d’Oensingen. Sur les sites de Zurich et Tänikon, une prairie a été retournée avant de démarrer l’expérience, tandis qu’à Oensingen, c’est à l’inverse un champ cultivé qui a été transformé en prairie. La plupart des procédés de cultures observés ont révélé une baisse significative des teneurs en carbone du sol, y compris lorsque des engrais de ferme avaient été répandus ou lorsque des prairies artificielles avaient été intégrées aux rotations culturales. Cette évolution ne peut toutefois que partiellement être imputée à la modification de l’utilisation du sol. La prairie extensive elle aussi a perdu de sa teneur en carbone, tandis qu’à l’inverse, l’utilisation intensive de la prairie a conduit à une augmentation de la teneur en carbone en rapport avec le niveau d’humus du champ qui existait autrefois sur ce sol.

Implications pour la recherche

La teneur en carbone du sol évolue encore au bout de 60 ans, ce qui souligne toute l’importance que revêtent les expériences à long terme. La plupart des expériences à long terme n’étaient pas explicitement ciblées dès le début sur la teneur en carbone du sol. Ceci a pour conséquence que les séries de mesures présentent parfois certaines lacunes. Le fait que les échantillons n’étaient généralement prélevés que dans la couche supérieure du sol est plus problématique. Il devient alors impossible d’établir un bilan carbone complet, étant donné que, pour analyser les changements survenant dans la durée, il faut également tenir compte des couches inférieures du sol, lesquelles constituent un réservoir de matière durable et stable. En outre, il n’existait pas de contre-échantillons pour chacun des échantillons et chacune des années concernées. Il a donc été difficile de formuler des interprétations fiables, celles-ci étant basées sur de nouvelles mesures d’échantillons anciens (isotopes par exemple).

Implications pour la pratique

L’extensification des terres enherbées et le travail sans labour des champs cultivés ne constituent pas des moyens efficaces d’augmenter les teneurs en carbone des sols. La transformation des prairies en champs cultivés réduit sensiblement la teneur en carbone des sols. La baisse des taux de carbone dans le sol pourrait être un phénomène largement répandu, qui ne se voit pas freiné par l’apport régulier d’engrais de ferme ni par la mise en œuvre de rotations culturales intégrant des prairies artificielles. Les mesures prises en vue d’activer la présence de carbone dans le sol doivent donc toujours être au préalable très précisément étudiées.

Un système d’inventorisation du carbone du sol, basé sur une modélisation, est en cours d’élaboration en Suisse. Plusieurs modèles sont actuellement testés et améliorés grâce aux données recueillies dans le cadre des expériences à long terme. Ces résultats revêtent également une grande importance pour l’établissement de rapports climatiques.

Titre original

Quantifying Greenhouse Gas Mitigation Effectiveness through the GRA Croplands Greenhouse Gas Network (MAGGnet)

Directrices/directeurs du projet

• PD Dr Jens Leifeld, Agroscope, Zurich
• Dr Mark Liebig, U.S. Department of Agricuture, USDA, USA (coordinateur)
• Dr Alan Franzluebbers, U.S. Department of Agricuture, USDA, USA
• Dr René Dechow, Johann Heinrich von Thünen-Institut, Allemagne
• Prof. Gervasio Piñeiro, Universidad de Buenos Aires, Argentine
• Prof. Kristina Regina, MTT Agrifood Research, Finlande
• Prof. Pier Paolo Roggero, Università degli studi di Sassari, Italie
• Dr Yasuhito Shirato & Dr Ayaka Kishimoto, National Institute for Agro-Environmental Sciences, Japon