Les sols et la lutte contre le réchauffement climatique

lundi 16 novembre 2009 Écrit par  Yves Heuillard
Les sols entretiennent avec le climat un jeu d’interactions complexes. D’un côté, les sols et la biodiversité qu’ils abritent sont affectés par les conditions climatiques. De l’autre, les sols influencent aussi indirectement le climat, pouvant aussi bien agir comme des capteurs et réservoirs naturels de carbone que comme des sources d’émission de gaz à effet de serre. Dossier réalisée sur la base d'une étude de France Nature Environnement.

Les sols, en lien étroit avec l’atmosphère, sont aussi un élément clé des écosystèmes terrestres ; ils filtrent l’eau, stockent des nutriments, et abritent et alimentent une grande diversité d’espèces vivantes. Une plus grande biodiversité dans les sols permet d’augmenter la biodiversité sur les sols tout en garantissant leur productivité, ce qui au passage permet de capter du CO2 atmosphérique. Au contraire, leur dégradation et l’érosion conduisent à une réduction de la biodiversité du sol (en particulier des populations de vers de terre qui jouent un rôle crucial d’aération), et ont donc un impact sur l’ensemble de l’écosystème.

Un maillon du cycle du carbone

Les sols constituent un des plus gros stocks et réservoirs de carbone sur Terre : les 2/3 des réserves mondiales de carbone terrestre (dans le sol et la végétation) sont fixées dans le sol. Il en contient deux à trois fois plus que l’atmosphère ou la biomasse, et est donc un élément clé du cycle du carbone.

Rien qu’en Europe, on estime que le sol contient environ 75 milliards de tonnes de carbone.

Ce stock naturel résulte, directement, de la capture du CO2 par la photosynthèse des végétaux qu’il contient et, plus indirectement, de la fixation en son sein de substances organiques, qui forment un humus stable.

Les sols constituent ainsi un réservoir à long terme de carbone. Mais les sols sont aussi une source d’émission de gaz à effet de serre : de dioxyde de carbone et de méthane ou de protoxyde d’azote : du carbone est émis lors de la décomposition des substances organiques ; du méthane peut être produit par certaines bactéries dans des sols riches en matière organique mais pauvres en oxygène, comme les marécages ou les rizières ; du protoxyde d’azote est produit en présence de nitrates, en fonction de l’humidité, de la porosité et de l’acidité des sols.

Un équilibre variable

A l’état naturel, un équilibre carbone se fait, mais il varie en fonction des événements extérieurs. Cet équilibre varie, d’une part, en fonction du type de sol et des conditions notamment climatiques locales. Si ces conditions sont favorables à une augmentation de la productivité végétale, la quantité de CO2 captée puis stockée dans le sol sera plus importante. Ces conditions, et notamment la nature des végétations locales, la température, l’humidité, l’activité bactérienne, vont par ailleurs ralentir ou accélérer les processus de formation et de décomposition des substances organiques qu’il contient, et donc du carbone qu’elles séquestrent. Cet équilibre entre émissions et capture de carbone varie en outre selon les types d’utilisation des sols. L’agriculture, notamment, en usant des nutriments compris dans le sol, affecte cet équilibre. Il en résulte que, si les prairies sont des réservoirs de carbone, les terres cultivées sont généralement émettrices.

Un très fort potentiel de séquestration

La capacité des sols à séquestrer du carbone est actuellement estimée de l’ordre de 0,6 à 1,2 milliards de tonnes de carbone par an (4). Ce potentiel est gigantesque, et représente un vaste, et sous-estimé, mécanisme naturel d’atténuation du changement climatique. Favoriser ce stockage naturel par une meilleure gestion des sols constitue ainsi une méthode immédiatement accessible et relativement peu coûteuse pour réduire les émissions de gaz à effet de serre… sans compter sur ses nombreux co-bénéfices naturels. Restaurer et cultiver rapidement et aussi pleinement que possible ce puits de carbone est un moyen de « gagner du temps », de limiter le réchauffement climatique sans avoir à attendre d’être complètement sevré des énergies fossiles.

Une ressource menacée par l’homme et le réchauffement climatique

Or à l’heure actuelle, les pratiques utilisées et les changements d’usage des sols opérés conduisent de façon générale à la transformation de ces réservoirs naturels de carbone en sources d’émission.

Dans l’Europe des 27, on estime ainsi que les émissions de dioxyde de carbone dues aux terres cultivées et drainées s’élèvent à 100 millions de tonnes par an, sur les 4100 milliards de tonnes eq. CO2 de gaz à effet de serre émis chaque année en Europe.

Cette dégradation artificielle des sols risque encore de s’intensifier sous l’effet du changement climatique.

La reconversion des sols et l’artificialisation

Certains types de sol, comme les prairies, sont particulièrement riches en carbone. Mais leur transformation en terres agricoles va conduire à une perte de cette capacité de stockage et à des émissions de carbone. C’est notamment le cas des tourbières, qui constituent l’écosystème terrestre stockant le plus de carbone. En raison de conditions asphyxiantes (présence d’eau permanente), le taux de décomposition des végétaux qui s’y sont accumulés est très faible, conduisant à une accumulation de matière organique, donc de carbone. Exploitées depuis des temps immémoriaux comme source de combustible, elles sont aujourd’hui gravement menacées à très large échelle. Dans de nombreux pays, elles subissent des drainages visant à créer des terres cultivables, ce qui augmente le risque d’incendie dans ces milieux fragiles et réamorce les processus de décomposition, et donc les émissions de carbone. De façon plus générale, le grignotage des espaces naturels par l’urbanisation conduit à l’imperméabilisation des sols et ainsi à limiter leurs capacités de stockage de carbone.

En France, 60 000 hectares sont ainsi urbanisés chaque année, soit un département tous les 10 ans.

Les pratiques agricoles

L’activité agricole, par la combustion de biomasse, le pâturage excessif, la mauvaise utilisation des fertilisants, ou encore le labour et le drainage (qui, en augmentant la température du sol et en réduisant son humidité, accélèrent la décomposition de la matière organique responsable des émissions de CO₂ par le sol), à tendance à réduire le stock de carbone organique du sol et à augmenter les émissions de CO₂Plus indirectement, ces pratiques conduisent aussi à une érosion, au tassement et à une dégradation des sols, qui perdent en biodiversité et en productivité. Cette baisse de productivité entraîne une réduction des apports de matières organiques au sol (qui viennent pour l’essentiel des résidus végétaux), et donc du stock de carbone organique. 

Les pratiques sylvicoles

L’exploitation forestière a des impacts forts sur les sols ; elle modifie à la fois leur structure et leur fonctionnement, donc leur biodiversité. Près des deux tiers du stock de carbone en forêt se trouve dans les sols. Il faut donc rester vigilant sur les pratiques pouvant leur nuire. Les politiques actuelles en matière forestière visent à intensifier la production en raccourcissant les cycles d’exploitation. En augmentant à outrance les exportations de bois, on contribue à l’appauvrissement des sols, ainsi qu’à la dégradation de leur structure par le tassement généré par les engins d’exploitation.

Les impacts du changement climatique

Même si certains effets du changement climatique sont d’ores et déjà observables sur certaines cultures, tel le décalage de la période des vendanges (5) et de la floraison de nombreux arbres fruitiers, on ne sait pas quel effet net le changement climatique aura sur le stock de carbone des sols. Il pourrait tout aussi bien l’augmenter, en renforçant la capacité d’absorption du carbone, ou au contraire le réduire et transformer le sol en émetteur net de CO2, participant à son tour à une amplification du phénomène de réchauffement.

D’un côté, une hausse de la température et de l’humidité augmenterait la production végétale des sols – et donc non seulement leur capacité à capter le CO2, mais aussi l’apport de carbone dans les sols dû aux résidus des plantes. Mais, de l’autre, cette hausse viendrait aussi accélérer la décomposition du carbone organique des sols, et donc l’émission de carbone vers l’atmosphère. En outre le changement climatique risque de modifier la composition des écosystèmes, ce qui pourra également avoir un impact sur leur capacité à stocker/émettre du CO2. Certains modèles prédisent ainsi que les écosystèmes terrestres ne capteront le CO2 que jusqu’en 2050 et deviendront ensuite des sources6 de CO2.

Ce qui ne fait cependant aucun doute, c’est que les sols – et par là, les écosystèmes dont ils font partie – seront affectés par le changement climatique et ses diverses manifestations possibles (variabilité accentuée des précipitations, multiplication des événements extrêmes, sécheresse, érosion). Ces événements vont venir aggraver les phénomènes actuels de dégradation des sols, accentuant d’autant la nécessité de procéder au plus tôt à leur restauration et préservation. Cette protection des sols sera seule de nature à assurer la meilleure adaptation au changement climatique comme à garantir la sécurité alimentaire des populations les plus menacées.

Une ressource à préserver et restaurer durablement

De l’adaptation à l’atténuation du changement climatique

Les sols doivent non seulement être restaurés afin que soit retrouvée et améliorée leur fonction naturelle de réservoir de carbone, mais encore préservés contre des risques de dégradation accentués, du fait de l’homme et du changement climatique. Un sol riche en carbone, c’est en effet un sol plus riche en activité biologique, donc plus profond, assurant une meilleure rétention de l’eau et donc plus résistant aux perturbations climatiques. L’introduction d’une gestion durable des sols va ainsi à la fois réduire leur vulnérabilité au changement climatique et participer de la lutte contre celui-ci en réduisant les émissions provenant des sols et en accentuant leur propre rôle de capteurs : adaptation et atténuation sont liées.

Réduire les émissions de GES

De nouvelles techniques culturales peuvent réduire leurs émissions de protoxyde d’azote et de méthane, par le recours préférentiel à des engrais organiques issus des résidus des récoles précédentes, à la rotation des cultures, à des cultures pérennes et une irrigation mesurée qui permet une meilleure respiration des sols.

Favoriser la capture naturelle de carbone

Ces méthodes visent, d’autre part, à accroître les absorptions de carbone par le sol. Un changement d’utilisation des terres agricoles peut être nécessaire, par la restauration des zones humides (marais, tourbières) ou des prairies qui séquestrent d’avantage de carbone qu’un champ cultivé. A ces changements d’utilisation doit se combiner une nouvelle gestion des terres agricoles visant à aménager les champs cultivés (créations de bandes d’herbes en bordure de champ) et introduisant de nouvelles pratiques culturales. Une évolution essentielle devra consister en la réduction des labours qui diminuent la fertilisation naturelle de l’humus7, le maintien des résidus de récolte et le passage au semis direct.

Concrètement, l’augmentation de la séquestration du carbone par les sols passe par trois stratégies de gestion des sols :
La restauration des sols et écosystèmes dégradés ;
La conversion de terres agricoles marginales en terrains de végétation naturelle ou de cultures pérennes ; 
L’adoption de pratiques agricoles et sylvicoles permettant d’augmenter et/ou maintenir le stock de carbone du sol : cultures intercalaires, résidus de récoltes laissés sur les champs, labour moins profond, agroforesterie, gestion adaptée de l’irrigation et de la fertilisation privilégiant les engrais organiques, agroforesterie… Les pratiques sylvicoles doivent être raisonnées en limitant la fréquence des récoltes et le passage des engins de travaux forestiers. Autant que possible, les techniques alternatives aux machines pour sortir les bois, telles que le débardage par traction animale, doivent être privilégiées.