Découvrez l’importance des plantes et du sol dans le cycle de l’eau et la régulation du climat.

La destruction continue des forêts, la détérioration des sols, la perte subséquente du stockage de l‘eau dans les sols et la réduction de la rétention d‘eau dans les espaces naturels perturbent la circulation de l‘eau dans et à travers l‘atmosphère. Cette perturbation provoque des changements majeurs dans les précipitations et une aggravation du changement climatique. Ces changements affectent le climat à l‘échelle d‘une région, mais peuvent également avoir un impact sur des régions très éloignées. 

La végétation joue un rôle important – et souvent négligé – dans la régulation du climat. En effet, dans les sols, les cycles du carbone, de l‘eau et de l‘énergie sont intimement liés. Ainsi, le rétablissement des cycles d‘humidité atmosphérique et terrestre sur la végétation, dans les sols et dans l‘atmosphère est de la plus haute importance pour refroidir la planète et sécuriser les régimes de précipitation dans le monde. 

L’arrêt de la déforestation et l‘augmentation de la reforestation sont obligatoires. La mise en œuvre de l‘agroforesterie représente une autre approche importante pour alimenter les cycles de l‘eau et de l‘énergie. Toutefois, il est indispensable en parallèle d’augmenter la fertilité des sols, la rétention d‘eau et la protection des sols par les pratiques de l‘agriculture régénérative ou de conservation. Ainsi, trouver des moyens de renforcer la matière organique du sol est l‘une des clés du succès pour les grandes régions du monde actuellement cultivées. Il faut également changer de paradigme, en valorisant les effets hydrologiques et de refroidissement du climat par la végétation, parallèlement à leur potentiel de piégeage du carbone. 

Des relations primordiales entre les plantes, les sols, l’eau pour la régulation du climat

Plus de 70% du rayonnement utilisé pour la transpiration des plantes

Le rayonnement solaire qui atteint la surface d‘un champ à végétation dense n’est utilisé qu’à raison de 1 % pour la photosynthèse. Et de 5 à 10 % pour chauffer l’air (« chaleur sensible » ). Ainsi, en comptant les surfaces non végétalisées et les surfaces aquatiques, environ 50 % de l’énergie solaire qui atteint le sol est utilisée pour l‘évaporation et la transpiration de l’eau (« évapotranspiration »). Toutes ces masses d’air s’élèvent dans l’atmosphère. La vapeur d’eau va finalement se condenser. Et restituer la même quantité d’énergie que celle qui a été consommée au niveau du sol. Et une partie en sera dissipée dans l’espace. Les nuages nouvellement créés vont alors réfléchir le rayonnement solaire incident et seront la source de nouvelles précipitations.

L‘évapotranspiration des plantes, source de précipitations

À l‘échelle mondiale, 40 à 60 % de la pluie tombant sur terre provient de l‘humidité générée par l‘évapotranspiration terrestre. C’est principalement par la transpiration des arbres, et transportée par les vents. Dans certaines régions du monde, cette part s‘élève à 70 % des précipitations. Ce recyclage devient plus dominant à l‘intérieur des terres. 

Un impact fort de l’activité humaine sur les relations plantes, sols, eau et climat

Jusqu‘à récemment, l‘impact de l’homme sur la vapeur d’eau dans l‘atmosphère était considéré comme négligeable par rapport à l‘évaporation des océans. Toutefois, cet impact est dû à d‘importants changements de la couverture des sols d’origine anthropique, et pas seulement aux émissions industrielles.

L’utilisation accrue des terres par l‘homme a entraîné une réduction de la couverture végétale, une dégradation des sols et une diminution de la rétention d‘eau. Cela réduit directement l‘évapotranspiration, augmentant les températures au sol, ce qui a un impact sur l‘augmentation de la température mondiale. 

L’augmentation de la végétation sur les terres accroît la fertilité des sols et la recharge des nappes phréatiques, augmentant ainsi l‘évapotranspiration. Cela entraîne une augmentation de la couverture nuageuse et des précipitations. 

L’augmentation de la couverture nuageuse entraîne une augmentation du refroidissement de l‘atmosphère par une réflexion accrue du rayonnement solaire incident. Mais aussi une augmentation du transfert d‘énergie vers l‘espace qui, combinées, ont des effets régulateurs sur le réchauffement de la Terre. Lorsque cette rétroaction équilibrante est affaiblie, une terre plus chaude entraîne davantage de sécheresses, aggravées par la réduction des précipitations, et davantage d‘incendies de végétation. Cela réchauffe encore plus la terre. 

Des solutions nécessitant de travailler avec les plantes, le sol et l’eau à grande échelle pour réguler le climat

Protéger et planter les arbres générateurs de rivières d‘eau dans l’air

Chaque arbre de la forêt est une fontaine d‘eau. En effet, il aspire l‘eau du sol par ses racines, la pompe à travers le tronc, les branches et les feuilles. Puis la libère sous forme de vapeur d‘eau dans l’atmosphère à travers les pores de son feuillage. Par une journée ensoleillée normale, un seul arbre peut transpirer plusieurs centaines de litres d‘eau. Cela permet de rafraîchir son environnement avec une puissance de 70 kWh par 100 litres. Cela représente un effet de refroidissement équivalent à celui de deux climatiseurs domestiques fonctionnant pendant 24 heures. Par milliards, les arbres créent des rivières d‘eau géantes dans l‘air (« rivières volantes »). Ces rivières forment des nuages et créent des précipitations à des centaines, voire des milliers de kilomètres de distance.

Couvrir le sol de plantes pour limiter la température et les pertes d’eau

Entre 1950 et 2000, la température de surface a augmenté de 0,3°C à l‘échelle mondiale en raison des changements de la couverture des sols. Les perturbations du bilan énergétique à la surface générées par les changements de végétation entre 2000 et 2015 ont entraîné une augmentation moyenne de 0,23°C de la température de surface locale où ces changements de végétation ont eu lieu. Le réchauffement moyen dû aux changements de la couverture des sols peut ainsi expliquer 18 à 40 % des tendances actuelles du réchauffement climatique.

Sur les surfaces nues, par exemple les champs en jachère, les prairies sèches (en été et après la récolte du foin), et sur les surfaces en béton ou en asphalte, le sol absorbe davantage de rayonnement solaire incident. Il s‘échauffe, crée de la chaleur sensible. Et émettra ainsi, proportionnellement à la puissance quatre de sa température absolue (loi de Stefan-Boltzman), une puissance thermique dans l‘atmosphère. 

Les différences de température de surface entre ces surfaces nues et les zones boisées peuvent, d‘après un exemple en Europe centrale, atteindre 20°C les après-midi d‘été.  Cela s’explique, là encore, par un effet de refroidissement par évaporation des forêts. Ce qui l‘emporte sur l‘effet de réchauffement par albédo généré par les surfaces boisées plus sombres.

Favoriser grâce aux plantes la production d’aérosols biogènes pour la formation des nuages de pluie et le cycle de l’eau

La végétation semble également être un réacteur biogéochimique dans lesquels la biosphère et la photochimie atmosphérique produisent des noyaux pour la formation de nuages et de précipitations, entretenant ainsi le cycle hydrologique. Les plantes produisent des composés organiques volatils et «libèrent» des microorganismes – bactéries et spores fongiques, pollen et autres débris biologiques. Ces derniers vivent sur les feuilles et se retrouvent en suspension dans l‘air pendant et après la pluie dans les écosystèmes. Dans l‘atmosphère, ils génèrent une partie importante de la condensation des nuages et des noyaux de glace. Ce qui a un impact sur la formation des nuages et des précipitations. 

Les aérosols biogènes peuvent également contribuer à élever la température de congélation en créant des noyaux de glace. Sans ce phénomène, la congélation ne se produirait pas avant que les nuages n‘atteignent -15°C ou moins. Avec l‘aide de ces noyaux de glace, le processus peut être réalisé à des températures proches de 0°C. Cela permet une formation efficace des nuages et génère de la pluie plus facilement et localement. 

Si vous souhaitez en savoir plus sur la formation des nuages, consultez notre dernière publication sur le sujet.

Source :

Schwarzer S., 2021. Travailler avec les plantes, les sols et l‘eau pour refroidir le climat et réhydrater les paysages de la Terre. Prospective ONU

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Cerfrance Energie, filiale du réseau Cerfrance, a pour objectifs de vulgariser les énergies renouvelables et d’accompagner les entreprises vers la décarbonation.

En France et dans le domaine de l’agriculture, la décarbonatation est portée par le label bas carbone. Dans le cadre du 3ème appel à projet France Carbone Agri, 228 exploitations se sont engagées dans une démarche de décarbonation avec Cerfrance Énergie. Ce qui représente alors un peu plus de 20 % des entreprises engagées. Ce chiffre est non négligeable sachant qu’il existe, à ce jour, 53 autres porteurs de projets. Comme Cerfrance Énergie, ils accompagnent des entreprises dans une démarche de décarbonation.

A noter, sur ce 3ème appel à projet, la moyenne nationale de gain carbone pour une entreprise se situe à 714 tonnes équivalent CO₂. Alors qu’avec notre accompagnement par Cerfrance Energie, il dépasse les 1 000 tonnes, par entreprise.

L’accompagnement Cerfrance Énergie vers la décarbonation se fait, par étape, sur 5 ans :

1. Définition des objectifs ;
2. Elaboration de la stratégie ;
3. Co-construction avec le client-adhérent d’un plan d’action ;
4. Montage administratif pour la vente des crédits carbone ;
5. Audit final pour vérifier de la bonne mise en pratique du plan d’action définit.

Nous vous proposons de découvrir en vidéo l’accompagnement de décarbonation des exploitations agricoles. Audrey Ouin, chargée des méthodes conseil technique et carbone, présente l’accompagnement réalisé chez un client-adhérent de Cerfrance Seine Normandie, Denis Galland, éleveur laitier.

S’il n’y avait pas eu Cerfrance pour nous accompagner, on serait resté dans nos convictions sans aller chercher plus loin.

Denis Galland, éleveur laitier

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Découvrez comment le changement climatique, couplé à des changements de pratiques, peut favoriser le développement des mycotoxines.

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires des champignons qui offrent un large spectre d’effets toxiques. Elles sont produites par des moisissures appartenant notamment aux genres Aspergillus, Penicillium et Fusarium. Ces toxines sont les contaminants naturels les plus présents dans notre alimentation. Elles se retrouvent dans de nombreuses denrées d’origine végétale. En particulier dans les céréales mais aussi les fruits, les noix, les amandes, les grains, les fourrages, ainsi que dans les aliments composés et manufacturés issus de ces filières. 

Le climat et son impact sur la température, l’hygrométrie et la pluviométrie, notamment pendant les cycles de culture, représentent le facteur agroécosystémique le plus important pour expliquer le risque de colonisation de la plante et la production de toxines. Il existe en parallèle, des facteurs agronomiques susceptibles de modifier, d’atténuer ou d’amplifier l’effet d’un changement de climat. La capacité des moisissures mycotoxinogènes à répondre au changement climatique peut induire une modification de leur distribution géographique, du schéma d’apparition des mycotoxines et des mélanges présents. Ces changements peuvent avoir des conséquences significatives sur la santé humaine et animale qu’il est important de mieux comprendre. Enfin, ce changement climatique interagit avec l’évolution des pratiques culturales nécessaires pour s’adapter aux contraintes réglementaires, climatiques et sanitaires.

Changement climatique et mycotoxines : caractéristiques et risques mycotoxines

Caractéristiques des mycotoxines

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires sécrétés par des champignons. Ces champignons appartiennent principalement aux genres Aspergillus, Penicillium et Fusarium. La présence de mycotoxines dans les aliments destinés à la consommation humaine ou animale est potentiellement dangereuse. Notamment en raison de leurs effets toxiques (cancérigène, perturbateur endocrinien et de leur bonne stabilité thermique (résistant à la cuisson).

Un même champignon peut produire différentes mycotoxines. Mais différents champignons peuvent produire la même mycotoxine. Par ailleurs, le champignon peut être présent sans produire de mycotoxine. Et le champignon peut disparaître mais la mycotoxine reste.  Par ailleurs, la production de mycotoxines ne se fait que sous certaines conditions de température et d’humidité. 

Evaluation du risque mycotoxines

Le risque est la probabilité d’être exposé au danger. Pour caractériser le danger, on établit la dose journalière tolérable (DJT). Quand la mycotoxine est considérée comme cancérigène, on parle de marge d’exposition (MOE).

Changement climatique et mycotoxines : situation actuelle et évolutions prévisibles

Un risque mycotoxine dans la majorité des cas lié aux conditions climatiques

Le climat – température, eau disponible, lumière et fluctuations des cycles humides/secs – représente le facteur agroécosystémique le plus important qui influence les étapes du cycle de vie des champignons, leur capacité à coloniser les cultures, et la production de mycotoxines. D’après des travaux d’Arvalis, les risques DON pour le blé et DON pour maïs sont liés respectivement à 55 % et à 85 % au climat. Pour les fumonisines, c’est de l’ordre de 74 % et pour les aflatoxines, de l’ordre de 68 %. A l’inverse, pour l’ergot du blé, le climat joue un rôle minoritaire (1%). En effet, le problème de l’ergot est d’abord une question d’agronomie (qualité des semences et la gestion des adventices).

Un impact du climat des 20 dernières années variable selon les mycotoxines

En France, la température moyenne rencontrée sur l’ensemble du cycle du maïs a un impact significatif sur l’augmentation du dénombrement d’Aspergillus Flavi retrouvé dans les grains. Des travaux récents conduits par ARVALIS et non publiés démontrent une augmentation du risque fumonisine sur maïs. A l’inverse, les prévisions météorologiques basées sur les scénarios du GIEC corroborent les observations enregistrées ces 20 dernières années quant à une limitation possible du risque déoxynivalénol sur maïs comme sur blé.

Des changements de répartition géographique des mycotoxines liées au changement climatique

Dans l’hypothèse de poursuite du réchauffement climatique selon le scénario RCP4.5 ou RCP8.5, l’augmentation des températures à venir, entraînera une augmentation des risques aflatoxines et fumonisines sur maïs. Et une diminution du risque déoxynivalenol sur blé et maïs avec des variabilités annuelles et territoriales. Toutefois, dans ce contexte de changement climatique, la variabilité naturelle du climat perdure. Cela peut annuellement sur certains territoires permettre une installation significative d’un ou plusieurs de ces pathogènes en culture, induisant la présence des mycotoxines associées. 

La capacité des moisissures mycotoxinogènes à répondre au changement climatique peut induire une modification de leur distribution géographique. Ainsi, l’Europe a longtemps été considérée comme indemne d’aflatoxine notamment en raison de son climat tempéré. La gestion du risque reposait sur l’application de contrôles stricts des produits importés en provenance des zones à risque. Cependant, depuis quelques années, des alertes signalent la contamination de productions par les aflatoxines en Roumanie, Italie, Espagne, Portugal, Grèce…

Changement climatique, mycotoxines et changement de pratiques

Facteurs agronomiques augmentant le risque mycotoxines

Les principaux facteurs agronomiques qui augmentent le risque mycotoxines sont : 

• La rotation des cultures. La succession maïs/ blé est un facteur de risque pour le déoxynivalenol. La succession culture d’hiver/blé et autres céréales à paille est un facteur de risque pour les alcaloïdes de l’ergot. 
• Les dates de semis et de récolte. En effet, le risque pour les fumonisines, deoxynivalenol et les aflatoxines sur maïs est amplifiée avec des dates retardées. 
• Les densités de semis. En effet, si elles sont trop élevées par rapport à l’eau disponible, le risque pour les fumonisines et les aflatoxines sur maïs est augmenté.
• Le non travail du sol et principalement l’absence de labour, facteur de risque pour le déoxynivalenol sur maïs et sur blé et les alcaloïdes de l’ergot sur blé et autres céréales à paille. 
• L’absence de gestion de certains insectes ravageurs, facteur de risque pour les fumonisines, le déoxynivalenol, les aflatoxines sur maïs et parfois les alcaloïdes de l’ergot sur blé. Sur maïs, les sésamies et les pyrales causent des dommages sur épi qui augmentent le risque mycotoxines. Du fait du climat plus chaud en été, on observe une progression de la sésamie vers le nord. On observe également une 2ème génération de pyrale plus fréquente au nord de la Loire
• Une moindre gestion suffisante des graminées adventices, facteur de risque pour les alcaloïdes de l’ergot sur blé et autres céréales à paille. Cela s’explique par une forte régression de l’efficacité des principales substances actives herbicides et par l’apparition de populations de RG et de vulpin résistantes. 
• Une fertilisation déséquilibrée et surtout le non recours à l’irrigation sous condition de stress hydrique, facteurs de risque pour les fumonisines et les aflatoxines sur maïs. Ainsi, dans les sols à faible réserve en eau et dans les régions à la pluviométrie incertaine en période estivale et sans irrigation, on observe une remise en cause de la diversification des cultures avec une tendance à implanter davantage de culture d’hiver avec un risque d’ergot du seigle majoré. 
• Le choix de génétiques les plus sensibles à ces champignons toxinogènes, facteur de risque générique. 

Des évolutions de pratiques impactant d’ors et déjà le risque mycotoxines

Ces pratiques subissent déjà des modifications permanentes. C’est notamment le cas du labour qui a fortement régressé depuis le début des années 2000 sur cultures d’hiver. Avec comme objectif de préserver les sols et économiser du carburant. Il existe aussi les variétés de blé et de maïs actuellement cultivées, sélectionnées moins sensibles aux fusarioses. 

La gestion directe de ces champignons avec un fongicide reste peu performante. Il faut donc faire appel en priorité au choix judicieux de ces pratiques pour limiter l’impact du changement climatique lorsqu’il est défavorable ou accentuer son effet dans le cas contraire. Dans tous les cas, l’objectif est bien d’assurer le respect des seuils imposés pour l’ensemble de ces contaminants. Ces seuils sont désormais tous réglementés dans l’alimentation humaine sur le territoire de l’UE.

Pour en savoir plus, n’hésitez pas à consulter nos autres publications liées au changement climatique.

Source :

AAF, 2024. Changement climatique et mycotoxines. Séance de l’Académie d’Agriculture de France du 27 mars 2024.

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Découvrez comment les microorganismes présents sur les feuilles des plantes contribuent à la formation de la pluie.

Date de publication : 22 novembre 2023

Pendant longtemps, les microorganismes présents dans l’atmosphère n’ont été considérés qu’en tant que particules inertes subissant les conditions hostiles de cet environnement. Cependant, de récentes études mettant en évidence la présence de microorganismes métaboliquement actifs dans la phase aqueuse des nuages incitent à s’interroger sur le rôle que ces organismes pourraient avoir sur les processus physiques et chimiques des nuages et donc la pluie. En effet, la formation de gouttelettes de nuage ou de cristaux de glace à des températures supérieures à -36 °C nécessite la présence de particules dites « noyaux de condensation » ou « noyaux glaçogènes ». Ces particules peuvent être minérales mais également biologiques.

La végétation influe sur l’eau et le climat à travers sept phénomènes :

1. recyclage de précipitation,
2. catalyseur de condensation et de pluie,
3. transport d’humidité atmosphérique,
4. chauffage et refroidissement,
5. interception de pluie et de brouillard,
6. infiltration et recharge des eaux souterraines,
7. modération des inondations.

La vapeur d’eau présente dans l’atmosphère au-dessus des continents vient essentiellement de l’évapotranspiration des plantes. Mais les plantes jouent un second rôle moins connu dans le cycle de l’eau. En effet, elles hébergent à la surface de leurs feuilles des bactéries ou champignons qui agissent comme des catalyseurs des processus physiques conduisant à la pluie. Ces microorganismes sont principalement des pathogènes des cultures comme Pseudomonas ou Puccinia (rouille). Pour autant, ce sont des catalyseurs bien plus puissants que les particules minérales. Avec le changement climatique, se posera peut-être demain la question d’un compromis à trouver entre protection des cultures et fonction de ces microorganismes comme catalyseur de pluie.

Comment se forme la pluie ?

Rôle des aérosols dans la formation de la pluie

La circulation atmosphérique à grande échelle est le principal facteur à l’origine de la pluie. Les nuages sont constitués, non pas de vapeur d’eau, mais d’un ensemble de microgouttelettes d’eau liquide et/ou solide en suspension dans l’atmosphère. Ces gouttelettes sont toutefois trop légères pour tomber sous forme de pluie.

Les aérosols jouent un rôle primordial dans la formation de la pluie. En effet, ils agissent comme des catalyseurs des processus physiques qui impliquent des changements de phase de l’eau présente dans les nuages. On dénombre deux types d’aérosols impliqués :

• Les CCN ou « Cloud Condensation Nuclei » : ces particules permettent la formation des nuages et donc le passage du gaz au liquide.
• Les INP « Ice Nucleation active Particles » ou noyaux glaçogènes : ces particules catalysent la congélation.

Congélation, l’étape indispensable pour avoir de la pluie

La congélation dans les nuages peut s’effectuer selon deux processus. Le premier, appelé « congélation homogène », correspond au gel spontané de l’eau surfondue (i.e. eau liquide malgré une température inférieure à 0 °C) et intervient à partir de températures voisines de – 36 °C. En effet, l’eau pure ne gèle pas à 0 °C mais plutôt à – 40 °C. Or, la température des nuages avoisine les – 5 °C. Pour que la congélation ait lieu à cette température, il faut nécessairement un catalyseur. Ce sont les INP. En effet, le second processus, appelé « congélation hétérogène », fait intervenir des particules solides qui déclenchent le réarrangement des molécules d’eau surfondue et catalysent ainsi la formation de cristaux de glace. Ces derniers peuvent alors retourner à l’état liquide ou se maintenir dans un état solide. Leur masse peut s’accroître à mesure que le temps passe, jusqu’à atteindre une masse critique à partir de laquelle ces cristaux deviennent trop lourds pour rester en suspension.

Plantes, microorganismes et pluie

Le rôle des plantes dans le cycle de l’eau

La végétation, notamment les forêts, influe le cycle de l’eau à l’échelle locale, régionale et continentale par sept phénomènes.

Ces effets sont le fruit des interactions entre la végétation et l’air par échanges de masse (gaz, particules biologiques primaires, eau) et d’énergie.

Les microorganismes glaçogènes émis par les plantes

Environ 10 à 40 % de la totalité des aérosols présents dans l’atmosphère appartiennent à la classe des aérosols biologiques. On trouve par exemple entre 10²² et 10²³ de bactéries dans la troposphère (zone située à 8 à 15 km d’altitude). Il existe différentes sources de microorganismes actifs en tant qu’INP pouvant être émis dans l’atmosphère par la végétation et le sol.

Le principal facteur responsable de leur émission depuis ces deux compartiments est la vitesse du vent qui permet de soulever directement les microorganismes ou les poussières sur lesquelles ils vivent. Ainsi, chaque année, 7,6*10¹³ à 3,5*10²⁴ bactéries sont émises par la végétation.

Les microorganismes glaçogènes font partie de la microflore épiphyte naturelle des plantes saines, tout en restant toutefois minoritaires. Pseudomonas syringea est le principale composant glaçogène de cette microflore.

Les bactéries parmi les plus puissantes INP

Les bactéries ont un pouvoir glaçogène plus puissant que les INP minérales ou inorganiques. En effet, elles permettent une congélation à des températures plus faibles (entre – 10 °C et 0 °C).

Par exemple, à – 7 °C, il faut seulement 1 000 bactéries Pseudomonas pour congeler de l’eau.

Avec le changement climatique, les nuages vont avoir plus souvent une température proche de 0 °C. Le type d’INP présent dans l’atmosphère deviendra donc primordial pour la formation de la pluie.

Lien entre microorganismes glaçogènes, agriculture et pluie

Effet du changement d’affectation des sols sur les pluies

Dans le Sud Ouest de l’Australie, 13 millions d’hectares de terre ont été convertis à l’agriculture. Ces terres ont ainsi été séparées des prairies indigènes par une clôture de 750 km pour empêcher lapins et herbivores d’y pénétrer.

Une étude de l’impact de ce changement d’affectation des sols sur la couverture nuageuse et les précipitations a été réalisée. Elle a montré que la couverture nuageuse suivait la clôture. Cela entraînait une baisse des précipitations à l’ouest de la barrière.

Des bactéries glaçogènes souvent pathogènes pour les cultures

Pseudomonas syringae provoque le chancre bactérien des arbres et Puccinia triticania la rouille du blé.

Pour 1 ml de pluie, il faut 1 INP. Le blé a besoin de 30 cm de pluie par saison soit 3*10⁹ ml/ha. Pour avoir une cellule active à – 8°C, il en faut 10 pour Pseudomonas et 10 000 pour Puccinia . Ainsi, pour faire 30 cm de pluie, il faut 3*10¹⁰ bactéries Pseudomonas et 3*10¹³ pour Puccinia. Pour Pseudomonas, on a 10⁸ bactéries par feuille malade. Donc pour atteindre 3*10¹⁰, il faut la présence de 300 feuilles malades par hectare sur 700 000 plantes/ha ce qui reste acceptable. Par ailleurs, Pseudomonas est également présente sur les feuilles saines et dans ce cas, il faut 300 000 feuilles saines. Par contre, pour la rouille, cela n’est pas acceptable car il faut que le champ soit complètement malade (3*10⁶ feuilles malades par ha).

Ces travaux ont été menés à partir d’observations de terrain couplées à une modélisation. Il reste toutefois des inconnus comme le taux de flux des microorganismes ou encore la fraction des cellules présentes sur les plantes qui atteignent la bonne hauteur. Pour autant, pour atteindre des niveaux équivalents d’INP à – 8 °C avec de la poussière inorganique, il faudrait plus de 100 µg/m³. Or, les recommandations de l’OMS pour les particules est au maximum de quelques dizaines de g/m³. Cela posera peut-être demain la question d’un arbitrage entre protection des cultures et conditions de formation de la pluie.

N’hésitez pas à consulter nos autres articles sur le changement climatique.

Sources :

JOLY Muriel. Interactions microorganismes-nuage : activité glacogène et survie. Autre. Université Blaise Pascal – Clermont-Ferrand II, 2013. Francais. <NNT : 2013CLF22424>. <tel01136212>

MORRIS Cindy, 2023. Les déclencheurs biologiques de la pluie. Vidéo youtube.

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Découvrez quels sont les mécanismes de stockage et de déstockage du carbone dans les sols

Le rapport spécial du GIEC de 2018 établit que, pour contenir la hausse de la température en deçà de + 1,5 °C par rapport à la période préindustrielle, il serait nécessaire d’atteindre la neutralité carbone à l’échelle du globe en 2050. Atteindre cette neutralité implique de réduire drastiquement les émissions de GES. Mais il s’agit également d’accroître les puits de carbone que constitue la biosphère continentale. À l’échelle planétaire, le stock de carbone organique des sols représente de l’ordre de 2 400 Gt de C. Cela correspond au triple de la quantité de carbone contenue sous forme de CO2 dans l’atmosphère (800 GtC). Et en France, le stock total de carbone organique dans l’horizon 0-30 cm des sols (hors surfaces artificialisées) est de l’ordre de 3,58 Gt de C. cela équivaut à 13,4 Gt de CO2e.

Deux facteurs majeurs déterminent le « rendement » de production de carbone organique des sols à partir des substrats initiaux : le rendement d’utilisation du carbone par les microorganismes et l’association avec les minéraux, en particulier mal cristallisés. Le temps de résidence du C dans les sols est contrôlé conjointement par la nature chimique du C entrant, l’activité des microorganismes, les interactions organo-minérales et la protection physique. Ainsi, les stocks à l’équilibre dépendent non seulement des entrées de carbone, mais aussi d’un ensemble de facteurs pédoclimatiques qui conditionnent ces processus : température, teneur en eau, teneur en oxygène, teneur en argiles, présence de certains minéraux, pH du sol… Les interactions entre plantes et microorganismes et entre communautés microbiennes affectent, voire régulent, les temps de résidence et donc les stocks de carbone.

Principaux processus contrôlant le stockage du carbone dans les sols

Le stock de carbone d’un sol est la somme de ce qui reste de chacun des apports annuels passés. Il dépend donc des flux de carbone entrant, des biotransformations de ce carbone et de ses durées de stabilisation, avant que le carbone ne quitte le sol essentiellement sous forme de CO2, produit de la respiration des organismes décomposeurs.

Entrées de carbone dans le sol : flux et nature

Flux des entrées aériennes de carbone dans le sol

Les apports aériens correspondent aux litières, restitutions de parties aériennes non récoltées, fèces et apports exogènes. Les estimations des flux de restitution au sol sont souvent fondées sur des équations d’allocation du carbone végétal aux différents organes de la plante. L’indice de récolte (HI) est la proportion récoltée de la production primaire nette aérienne, le reste étant restitué au sol. Le HI atteint des valeurs de 45 à 55 % pour les céréales très productives. L’optimisation génétique et agronomique des rendements a en général augmenté le HI. Ainsi, pour une production donnée, les restitutions au sol augmentent avec la production primaire. Mais le rapport restitution/rendement diminue quand le rendement s’accroît.

Flux des entrées souterraines de carbone dans le sol

Le flux d’apports souterrains comprennent :

(1) la biomasse racinaire

(2) la rhizodéposition qui désigne les apports de MO au sol par les racines de plantes vivantes. Le flux de rhizodéposition peut être de l’ordre de 0,2 à0,5 fois la production racinaire nette.

La figure 2-2 donne un ordre de grandeur des apports de carbone au sol en grandes cultures.

Dans les prairies et les cultures fourragères, une plus grande proportion des parties aériennes est exportée ou pâturée. Les entrées souterraines forment la majorité des apports au sol.

Ainsi, à apport équivalent, le carbone d’origine racinaire contribue donc davantage au stockage de C que le C d’origine aérienne.

Nature chimique des apports au sol

Les composés végétaux majoritaires arrivant au sol sont :

-les constituants structuraux des plantes (celluloses, lignines, pectines, protéines, lipides des cires…)

-des molécules libérées par les racines, enzymes et métabolites secondaires (composés polyphénoliques, tannins, petites molécules des exsudats racinaires).

Les composés microbiens sont globalement constitués des mêmes molécules, à l’exclusion des celluloses et lignines. Ils sont comparativement enrichis en autres polysaccharides, lipides, protéines…

Les produits résiduaires organiques non industriels sont eux composés de mélanges de molécules végétales ou microbiennes. Les composts et boues d’épuration sont par exemple enrichis en composés microbiens par rapport aux matières végétales.

Transformations des matières organiques dans le sol

Acteurs des biotransformations physiques et chimiques

On a souvent séparé l’action de la faune du sol, essentiellement mécanique, de l’action prépondérante des microorganismes, de nature biochimique. En réalité, les travaux récents montrent l’étroite complémentarité de tous les organismes vivants pour effectuer les transformations des MO dans les sols.

La macrofaune (vers de terre, fourmis…) exerce une action mécanique, de fragmentation des MO et d’incorporation au sol de la litière. Elle exerce également une action de nature biochimique. Ingérant à la fois des MO et des minéraux, les vers de terre soumettent les MO à une digestion sélective qui :

• modifie leurs propriétés,
• remanie les particules minérales,
• favorise la mise en contact entre microbes et MO,
•  excrète des mélanges organo-minéraux enrichis en mucus contribuant à la stabilité des agrégats organo-minéraux.

La présence de vers de terre peut augmenter de 30% le stock de carbone dans un sol. Les réactions biochimiques qui se produisent lors de la décomposition des MO sont réalisées principalement par les microorganismes (champignons et bactéries). Ils peuvent être libres dans le sol ou associés à la faune.

Réactions de biotransformation

Les réactions de biotransformation dans les sols sont très majoritairement des réactions chimiques catalysées par des enzymes produites par des organismes vivants du sol, et en particulier des microorganismes.

La première réaction de dégradation est la dépolymérisation oxydative, qui a lieu hors des cellules microbiennes. Elle aboutit systématiquement à une réduction de la taille des molécules, mais aussi à une augmentation de leur solubilité aqueuse et de leur réactivité chimique, propriétés clés pour leur comportement, en particulier leur capacité à s’adsorber.

L’action des enzymes extracellulaires se poursuit jusqu’à la production de composés de petite masse moléculaire (sucres, acides organiques, acides aminés). Ces composés peuvent être absorbés dans le milieu intracellulaire des microorganismes. Ils subissent alors de nouvelles biotransformations : poursuite de la dégradation oxydative jusqu’à la minéralisation ou utilisation pour la synthèse de nouvelles molécules organiques.

Les microorganismes dégradant un substrat ont besoin d’azote pour former leur propre biomasse. S’ils consomment des composés déjà biotransformés (C/N < 8-15), le système libère l’azote minéral en excès. À l’inverse, s’ils biotransforment des débris végétaux (C/N > 8-15), les microorganismes doivent prélever dans l’azote biodisponible (et donc minéral) du sol, et sont alors en compétition avec la plante (d’où la « faim d’azote » induite par l’enfouissement de pailles).

Transfert des matières organiques au sein du profil de sol

Les matières organiques sont transférées dans le profil de sol sous formes particulaire, colloïdale ou dissoute.

Bioturbation

Dans les sols non travaillés, le mélange des couches de terre est principalement lié à une action biologique appelé bioturbation. Les vers de terre en sont des acteurs essentiels. Le processus de mélange décroît rapidement avec la profondeur, pour devenir négligeable en dessous de 50 cm à l’échelle des décennies. La bioturbation est notoirement plus importante et plus profonde en prairies permanentes ou en agriculture de conservation que sous les cultures conventionnelles.

Transfert par l’eau

L’eau qui circule dans l’espace poral du sol est aussi un vecteur du transport vertical des MO dans le sol. On parle de « lessivage » pour les particules solides et de «lixiviation » pour les éléments solubles. Ces derniers peuvent alors être entraînés au-delà du profil de sol par les eaux d’infiltration.

Sorties de carbone

La minéralisation désigne les processus de transformation, dans le sol, de différentes molécules organiques en composés minéraux. La minéralisation résulte de la respiration et de l’excrétion des organismes du sol. C’est le processus de la destruction des matières organiques, et le processus majeur de sortie du carbone du sol.

Les autres processus sont la perte de carbone organique dissous (COD), et les transferts liés à l’érosion des sols. Ainsi, les exportations de C par flux de COD mesurées varient selon les sites de 2 à 50 kgC/ha/an, avec une tendance à l’augmentation. Et à l’échelle globale, on estime que la quantité de C des sols exportée par érosion est entre 0,3 et 1 GtC/an.

Stabilisation et déstabilisation des matières organiques des sols

Stabilisation des matières organiques des sol

La stabilisation des MO résulte des processus qui s’opposent à la biodégradation des composés, et finalement à leur minéralisation. La rencontre ou la réaction entre le composé organique (le substrat) et les enzymes responsables de sa dégradation peuvent être empêchées. Notamment en raison du piégeage de l’un ou de l’autre :

• dans une association avec des minéraux principalement d’argile (formation de complexes organo-minéraux) ou avec d’autres composés organiques (formation d’assemblages supramoléculaires).
• au sein d’agrégats minéraux.

Composition des MO et rendement de production de carbone organique des sols

Les MOS sont donc constituées d’un continuum de composés organiques à différentes étapes des réactions de biotransformations. Cela va depuis les matières organiques particulaires (MOP) jusqu’aux briques élémentaires du vivant (sucres simples, acides aminés, acides gras, acides organiques…). Finalement, les composés les plus aptes à être protégés des dégradations ultérieures sont les molécules les plus simples et dont le contenu en énergie est faible. Cette protection des MO dépend également des caractéristiques du sol : quantité et nature des argiles, structure et taille des agrégats.

On sait aujourd’hui que le rendement de formation de MOS n’est pas corrélé à la stabilité chimique ou à la résistance aux attaques chimiques des molécules arrivant au sol. Les composés d’origine microbienne (polysaccharides, protéines…) ont une durée de vie plus longue dans le sol que les composés structuraux des végétaux (celluloses, lignines…). In fine, les microorganismes sont donc la principale source des composés organiques stabilisés à long terme (par rapport aux végétaux).

Ainsi, deux facteurs majeurs déterminent le « rendement » de production de carbone organique des sols à partir des substrats initiaux : le rendement d’utilisation du carbone par les microorganismes et l’association avec les minéraux, en particulier mal cristallisés. L’efficacité d’utilisation du C par les microorganismes (CUE, pour carbon use efficency) estime, pour un substrat donné, la quantité de C microbien formé par rapport au C consommé pendant une unité de temps. On estime que le flux de production de matière microbienne à 0,3-0,4 fois le flux d’apport de matière végétale au sol.

Déstabilisation par priming effect

Le priming effect (littéralement « effet d’amorçage) est la stimulation de la minéralisation des MOS consécutive à un ajout de carbone, conduisant à un flux de minéralisation supérieur à la somme de la minéralisation du sol sans ajout et de la minéralisation du carbone provenant de l’ajout. L’apport de substrats décomposables complexes fournit aux microorganismes compétents la ressource énergétique qui leur permet de biodégrader les MO stabilisées. Le temps de résidence des MOS est ainsi plus court dans les parties du sol qui reçoivent beaucoup d’apports, comme en surface. Les mécanismes de priming effect sont majeurs pour la dynamique des éléments C, N et P. Théoriquement, le priming effect entraine donc un stockage de C non proportionnel aux apports, et un risque de déstabilisation de MO préexistantes par apport de carbone, notamment en profondeur.

Facteurs de contrôle des temps de résidence du carbone dans les sols

Une dizaine de facteurs principaux contrôlent l’intensité des mécanismes décrits précédemment :

• La nature du C entrant, en particulier sa biodégradabilité.
• La température. C’est un facteur majeur avec des vitesses de minéralisation multipliées par 2 à 3 pour une augmentation de 10 °C. Mais son effet est dépendant des sols.
• La teneur en eau du sol. Quand elle augmente, les vitesses de minéralisation s’accroissent linéairement avec l’humidité jusqu’à un maximum.
• La pression partielle d’oxygène
• La granulométrie. Elle est bien corrélée aux stocks de carbone aux échelles nationales en pays tempérés.
• La minéralogie
• Le pH du sol et le cortège ionique. Le pH a plus d’effet sur la physico-chimie que sur la physiologie microbienne. La présence d’ions calcium ou magnésium en solution (dominants à pH > 5) et la présence de calcaire actif tendent à insolubiliser les MO et à les adsorber. Cela réduit leur biodégradation.
• La disponibilité et l’abondance des éléments NPS (azote, phosphore, soufre).
• La biodiversité et les interactions biotiques/abiotiques qui contrôlent le devenir du C dans les sols.

Source

Sylvain Pellerin et Laure Bamière (pilotes scientifiques) et al, 2021. Stocker du carbone dans les sols français. Quel potentiel au regard de l’objectif 4 pour 1 000 et à quel coût ? Éditions Quæ, Versailles, 232 p.

Retrouvez toutes nos publications sur le stockage du carbone dans le contexte du changement climatique sur notre site internet.

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Albédo des prairies est un levier supplémentaire dans l’atténuation du changement climatique, découvrez notre article.

Date de publication : 20 juin 2023

L’albédo se définit comme la quantité de rayonnement solaire réfléchie par une surface. Plus l’albédo est élevé, plus l’énergie repart vers l’espace et moins il reste d’énergie pour réchauffer l’atmosphère. En cela, le GIEC considère l’albédo comme un levier non négligeable d’atténuation du changement climatique.

Pendant trois ans, l’Institut de l’Elevage et le CESBIO (centre d’études spatiales de la biosphère (INRAE, CNRS, CNES…) ont mené un projet visant à mieux caractériser la variabilité spatio-temporelle de l’albédo des prairies en France et à identifier des leviers d’augmentation de l’albédo. Il apparait que les prairies ont un effet albédo intéressant dans la limitation du changement climatique. Mais pour avoir un effet maximal, il faut maximiser la couverture des sols et éviter les sols nus, et chercher des compromis entre pratiques. Il s’agit notamment éviter le surpâturage en réduisant le chargement et/ou en augmentant la hauteur d’herbe en sorti des animaux.

Dans tous les cas, la mobilisation de ce levier albédo doit se faire en cohérence avec les pratiques de stockage de carbone/réduction des émissions de GES.

Albédo et changement climatique

L’albédo, un paramètre clé de la machinerie climatique

L’albédo se défini comme le rapport entre le rayonnement global réfléchi par une surface et le rayonnement global incident. Il se situe entre 0 (absorption complète) et 1 (réflexion complète). Plus une surface est réfléchissante, plus son albédo est élevé.

L’augmentation de l’albédo a pour effet de renvoyer plus d’énergie solaire vers l’espace , ce qui signifie moins d’énergie absorbée par la surface et donc une baisse de température. Ce processus à l’échelle mondiale a un effet suffisamment significatif pour compenser en partie les émissions de GES. L’albédo se classe dans la catégories des effets biophysiques sur le climat (comme l’évaporation, la transpiration des plantes, le rayonnement infrarouge) tandis que les composantes des bilans de GES et de stockage du carbone relèvent des effets biogéochimiques (photosynthèse, respiration des plantes et du sol). Favoriser la hausse de l’albédo, c’est renvoyer davantage de rayonnement vers l’espace. On parle alors de forçage radiatif négatif.

Effet de l’occupation des sols sur l’albédo de surface

Les valeurs d’albédo dépendent du type de surface et de ses propriétés optiques. L’albédo du sol est affecté par les irrégularités de surface, son humidité (qui réduit l’albédo), sa couleur et certaines pratiques comme l’application de biochar. L’albédo de la végétation dépend des espèces cultivées mais aussi des variétés au sein d’une même espèce et il connait des variations intra et interannuelles. L’âge moyen du peuplement, la hauteur des plantes, la biomasse végétale et les compositions des espèces végétales conditionnement l’albédo de surface.

Pour les surfaces agricoles (schéma ci-dessous), les prairies ont un albédo moyen supérieur aux autres couverts. Il est plus faible pour les grandes cultures qui laissent le sol apparent plus longtemps.

Une étude menée en Bretagne a montré que l’évolution du forçage radiatif (courbe en bleu) est étroitement liée à l’occupation des sols. Avant 1955, la Bretagne présentait beaucoup de surfaces cultivées. De 1955 à 1980, on observe une augmentation des surfaces en herbe allant de paire avec une augmentation de l’albédo et une réduction du forçage radiatif . Puis avec la régression des surfaces en herbe, le forçage radiatif réaugmente.

Principaux enseignements du projet Albédo prairies

Le projet Albédo prairies avait deux objectifs opérationnels :

1. mieux caractériser la variabilité spatio-temporelle de l’albédo des prairies en France
2. identifier et quantifier des leviers d’augmentation de cet albédo.

Depuis 2020, l’albédo de prairies permanentes ou temporaires a ainsi été mesuré en continu dans sept stations expérimentales ayant une gestion des prairies et des pédoclimats contrastés.

Evolution saisonnière de l’albédo d’une prairie

Pour cinq des sept sites expérimentaux (le Rheu, Derval, Thorigné, Pradel et Mourier), les dynamiques d’albédo présentent des similitudes, avec une augmentation entre la fin d’été et l’hiver avec une plus forte variabilité inter-journalière en hiver. L’albédo moyen journalier diminue ensuite au printemps jusqu’en été. Ainsi, l’effet albédo est quatre à cinq fois plus important en été par rapport à l’hiver.

Pour l’ensemble des sites, la variabilité inter-journalière d’albédo est plus élevée sur la période automne/hiver que sur la période printemps/été. En période hivernale, les températures et aussi l’humidité relative influencent les dynamiques d’albédo notamment via la formation de givre. La neige exacerbe cette augmentation. Par ailleurs, la pluie impacte d’autant plus l’albédo des prairies quand celles-ci sont dégradées et présentent du sol nu.

Des dynamiques d’albédo modifiées par les pratiques de gestion des prairies

Le pâturage a un effet variable sur l’albédo de surface. En moyenne, sur 37 évènements de pâturage étudiés, une baisse de 4 % a été observée durant 15 jours (plus ou moins neuf jours). Toutefois, l’effet du pâturage sur l’albédo est intimement lié au chargement.

Ainsi, plus on a un chargement élevé, plus on enlève de l’herbe et plus l’albédo baisse et longtemps (temps de repousse de l’herbe plus long).

Le tableau ci dessous montre l’effet moyen des pratiques mesuré lors du projet.

La fauche semble avoir un effet plus important sur la dynamique de l’albédo que le pâturage, probablement du fait de l’enlèvement rapide d’une grande quantité d’herbe en cas de fauche.

Importance de l’albédo par rapport aux GES et stockage de carbone

L’utilisation d’une méthode de conversion du forçage en équivalent CO₂/ha/an a permis de comparer le forçage radiatif par rapport aux bilans de carbone ou de GES

Une comparaison entre quatre systèmes intégrant une proportion d’herbe de plus en plus importante a mis en évidence que :

• Les systèmes herbagers ont une valeur d’albédo plus importante que les systèmes ayant le plus de cultures
• Les systèmes herbagers ont un niveau d’albédo élevé mais qui baisse au printemps et en été.
• Les systèmes avec uniquement des cultures ont un maximum d’albédo au milieu du printemps et plus faible en automne et hiver.

Le tableau ci-dessous montre les résultats en équivalent CO₂.

Le passage d’un système 100 % culture (0 % herbe) à 100 % herbe est équivalent à -1 439 kg eqCO₂/ha/an. Ainsi, dans une ferme d’élevage, ajouter + 10 % d’herbe à l’assolement équivaut à une réduction de 143,9 kg eqCO₂/ha/an.

La principale piste d’accroissement d’albédo en élevage est donc de limiter la part de sol visible :

• En préservant la couverture du sol par la prairie (période, intensité de pâturage selon la poussse de l’herbe)
• Par un accroissement des couverts

Dans tous les cas, il s’agit de combiner les pratiques pour cumuler les effets albédo

Pour aller plus loin, vous pouvez consulter cet article sur l’effet albédo.

Source pour rédiger l’article : Albédo des prairies et changement climatique

MISCHLER P., et al, 2022. L’albédo, un levier d’atténuation du changement climatique méconnu : quel potentiel d’atténuation pour les prairies ? Fourrages 251, 1-16

Séminaire de clôture du projet Albédo prairies, 2023.

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Impulsée suite aux décisions politiques françaises et européennes visant à atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050, la démarche Label Bas Carbone permet de donner un cadre régulé et clair aux démarches agricoles.

Date de publication : 15 juin 2022

Ces dernières visent à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) et/ou à augmenter le stockage de carbone dans les sols.

Quatre champs d’activité agricoles sont concernés : l’élevage, la plantation de vergers, la plantation de haies et dernièrement les grandes cultures. Pour les grandes cultures, les principaux leviers sont :

• Réduction des engrais minéraux,
• Couverture des sols,
• Introduction de légumineuses.

Quatre champs d’activités disponibles dans la démarche bas carbone

La démarche du label bas carbone

L’agriculture est un acteur prépondérant dans la stratégie visant à atteindre la neutralité carbone. Elle concerne les secteurs de l’élevage, des grandes cultures ou encore de l’arboriculture. En effet, les agriculteurs ont la possibilité de réduire leurs émissions directes de gaz à effet de serre. Mais ils ont également la possibilité de stocker dans les sols du carbone. Il s’agit alors d’un atout majeur dans l’objectif global de neutralité carbone.

Le Label bas Carbone s’inscrit pleinement dans l’objectif de réduction des GES et de neutralité carbone. Car il permet d’identifier et de récompenser les projets d’exploitation engagé dans cette transition. La réduction des émissions de GES et/ou le stockage du carbone dans les sols dans les projets bas Carbone permettent d’émettre des Crédits Carbone valorisables sur un marché de compensation. Les entreprises ne pouvant plus décarboner davantage leurs activités (pétrochimie, numérique, télécommunications, transport aérien, etc.) vont devoir compenser leurs émissions restantes. Le système de compensation sera alors l’achat des crédits carbones issus des projets de labélisation bas carbone agricoles notamment.

Champs d’activités agricoles concernés pour le label bas carbone

A ce jour, quatre champs d’activités agricoles sont actuellement concernés par la mise en place d’une démarche Bas Carbone, à savoir :

1. L’élevage, via la démarche France Carbon Agri portée par l’IDELE. Les leviers concernant cette méthode s’articulent principalement sur
   • Autonomie alimentaire et protéique de l’exploitation,
   • Maintien voire l’augmentation des surfaces en prairies permanentes,
   • Augmentation de la productivité des animaux (laitiers et allaitants),
   • Baisse de l’âge au vêlage, etc.
2. La méthode plantation de vergers permet d’obtenir une subvention à la plantation (s’il y a une augmentation de la SAU arboricole de l’exploitation). La contrepartie est le respect des conditions d’implantation concernant les futurs vergers.
3. La plantation de haies, valorisée dans le cadre de la méthode haies. La mise en place de cette méthode se fait par l’intermédiaire d’un conseiller ayant une expertise sur l’implantation de haies. Elle engage l’exploitant au respect d’un PGDH, un Plan de Gestion Durable des Haies.
4. Plus récemment, les grandes cultures, dans un cadre moins rigide que le modèle utilisé en élevage. Dans cette méthode, les actions vont s’articuler autour de :
   • Réduction des engrais de synthèse,
   • Modification d’usage de ces engrais,
   • Meilleure couverture des sols via des couverts végétaux,
   • Restitution des résidus de cultures, etc.

Un exploitant peut mettre en place plusieurs méthodes sur son exploitation dans le cadre d’une réflexion globale sur la structure. La seule contrainte étant que les leviers mis en place ne se répètent pas d’une méthode à l’autre. Ces leviers seront contrôlé par le conseiller pouvant réaliser l’accompagnement dans ces démarches bas carbone.

Mode de fonctionnement

En première année, l’objectif est double. Le premier objectif est de faire un diagnostic de l’exploitation. Il s’agit donc de réaliser une photographie des impacts liés aux émissions de GES ansi que sur le stockage de carbone actuel de son système. En parallèle, l’objectif est de définir un plan d’action. Ce dernier est une trajectoire de l’entreprise, à un horizon cinq ans. Cette trajectoire inclut des leviers permettant d’infléchir les émissions de GES ou bien d’augmenter le stockage du carbone dans le sol. Ces leviers peuvent alors être techniques, humains, ou agronomiques, etc. La différence des émissions/stockage de carbone entre la situation actuelle et la situation finale simulée permet de déterminer ce que l’on appelle des crédits carbones. Ces crédits peuvent alors être valorisés via l’engagement dans le Label Bas Carbone.

A la suite de cette première étape, l’exploitant peut donc décider de s’arrêter. Par exemple, s’il souhaite simplement estimer l’empreinte carbone de son exploitation. Il peut sinon s’engager dans le Label Bas Carbone afin de formaliser sa démarche grâce à la mise en place les leviers du plan d’action et la valorisation de ses crédits carbone. C’est cet engagement dans la démarche qui enclenche la suite des actions, à savoir :

• Pour le porteur de projet (comme le Cerfrance) : il s’agit alors d’accompagner techniquement l’exploitant sur la durée du projet, de notifier le projet auprès des instances et de chercher la meilleure rémunération possible des crédits carbone (prix moyen actuel autour des 30 euros/t).
• Pour l’exploitant : il lui faut donc mettre en place les leviers définis dans le plan d’actions, bénéficier de l’accompagnement technique des conseillers Cerfrance pour son dossier et faire transiter l’exploitation vers un système plus résilient et moins émetteur de GES.

Leviers actionnables pour la démarche grandes Cultures

Dans une démarche Grandes Cultures, les leviers s’orientent alors autour de plusieurs axes principaux  :

1. Réduction de l’utilisation des engrais minéraux : dose, substitution par engrais organiques, révision des rotations pour introduire des légumineuses …
2. Atténuation des pertes atmosphériques/lixiviation : passage de formes liquide à solide, utilisation d’inhibiteurs…
3. Amélioration de la couverture du sol : par la mise en place de couverts végétaux (ou augmentation de la biomasse des couverts déjà compris dans la rotation), restitution des résidus de culture. L’objectif est d’augmenter le stockage de carbone dans les sols
4. Introduction de légumineuses dans les rotations et/ou dans les couverts d’intercultures
5. Réorganisation des rotations de l’exploitation
6. Diminution des consommations en matières fossiles dans le processus de fonctionnement de l’exploitation : consommations tracteurs, stockage/séchage des céréales …

A la fin du projet carbone l’exploitant peut décider de faire à un nouveau plan d’actions concernant son exploitation afin de réengager un processus de labélisation. Cette étape arrive alors après la mise en place des leviers, les cinq ans écoulés et la rémunération des crédits carbone terminée, Ou bien, il peut décider de ne pas conduire de nouvelles actions. Dans les deux cas de figure, l’exploitation aura alors participé à l’action globale de réduction des émissions de GES. Elle aura donc augmenté sa résilience.

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Retrouvez dans cette publication les processus et les bases biophysiques du stockage de carbone dans les sols. Le stockage de carbone des sols repose sur la dynamique de la matière organique (MO) des sols. L’équilibre entre la stabilisation des matières organiques et leur minéralisation dépend de processus liés au climat, au type de sol et aux apports organiques. Ces derniers sont déterminés par les usages et pratiques agricoles. Localement, le cycle du carbone se décline très différemment selon le contexte. Le stock de carbone des sols varie entre 5 à 350 tonnes par hectare. Quant aux stockages additionnels annuels, ils varient de 0 à à peine 2 tC/ha. Différentes méthodes permettent d’estimer un potentiel biophysique de stockage de carbone dans les sols. Pour autant, le potentiel de stockage de carbone ne dépend pas uniquement de facteurs biophysiques. Des considérations et contraintes techniques, économiques, sociales et politiques peuvent limiter le stockage additionnel espéré dans un sol.

La dynamique des matières organiques des sols à l’origine du stockage de carbone

La biotransformation des matières organiques

Les matières organiques apportées aux sols subissent des phénomènes de biotransformation. Ils correspondent à une fragmentation par la faune du sol et à une série de réactions chimiques. Ces dernières sont catalysées par les enzymes produites par les organismes vivants du sol, et en particulier par les microorganismes. Ce sont surtout des réactions de dégradation oxydative, mais aussi des réactions de biosynthèse. Les matières organiques apportés dans les sols se biodégradent de façon plus ou moins rapide en fonction de la :

• présence d’organismes décomposeurs : mésofaune (collembole, acarien) mais surtout microorganismes (bactéries et champignons),
• composition biochimique des matières organiques,
• disponibilité des nutriments dans les sols.
• condition de vie les microorganismes : température, teneur en eau (optimum à 40 % de saturation), caractéristiques des sols (texture, structure).

Les biomasses restituées au sol

Les biomasses restituées au sol ont des teneurs en azote différentes. Cela se traduit par des rapports « carbone sur azote », ou C/N, contrastés. Le rendement d’assimilation des microorganismes est la part de C assimilée par les microorganismes allouée à la fabrication de leur biomasse microbienne.

Si on considère ce rendement de 50 % avec un apport de 100 g d’une biomasse avec un rapport C/N de 10 (légumineuse). Alors, 50 g seront respirés et 50 g serviront à construire des cellules microbiennes. Pour cela, comme le C/N microbien est de 10, pour utiliser 50 g de carbone, les microorganismes ont besoin de 5 g d’azote.

Si la biomasse apportée a un C/N de 10, pour 100 g de carbone, alors elle contient 10 g d’azote. Ces derniers sont suffisants pour le fonctionnement des microorganismes. On a alors une minéralisation nette d’azote.

Par contre, en apportant une biomasse avec un C/N de 50, il n’y a que 2 g d’azote pour 100 g de carbone. Les microorganismes devront aller chercher l’azote manquant dans la solution du sol. On aura donc une immobilisation d’azote.

La persistance des matières organiques

A plus long terme, on s’aperçoit que la persistance des matières organiques ne dépend pas de leur nature chimique. Il n’y a pas vraiment de matières organiques récalcitrantes, de matières organiques « immangeables », à part les charbons. Les processus qui expliqueraient l’essentiel de la persistance des matières organiques à long terme sont :

• la protection physique,
• les interactions organo-minérales.

Ces matières organiques stabilisées par protection physique ou par interaction organo-minérales peuvent être déstabilisées, si les protections sont levées. Ces levées peuvent avoir lieu lors d’humectation, d’alternances d’humectation dessiccation, de perturbations de la structure du sol (opérations de travail du sol) ou de bioturbation. Elles peuvent l’être aussi lors de l’apport de matières organiques fraîches, phénomène que l’on appelle le priming effect. Ce phénomène est une sur-minéralisation des matières organiques déjà présentes dans le sol lorsqu’on apporte des matières organiques fraîches dans le sol. 

Les facteurs de variabilité des stocks de carbone dans les sols

Les stocks de carbone des sols sont variables selon les biomes. Ils sont faibles dans les biomes arides et plus élevés dans les biomes tropicaux humides. Cette variabilité ne s’explique pas uniquement par le stock de carbone dans la végétation. En effet, dans les biomes tropicaux humides, il y a beaucoup plus de carbone dans la végétation que dans les sols (partie gauche du graphique). Alors que dans les régions froides tempérées humides, il y a plus de carbone dans les sols que dans la végétation (partie droite du graphique).

En fait, cette variabilité s’explique par trois facteurs principaux : le climat, le type de sol et l’usage des sols.

Variabilité liée au climat

Le climat conditionne à la fois la croissance de la végétation mais aussi les vitesses de décomposition dans les sols.

Variabilité liée au type de sol

Pour le type de sol, différents facteurs interviennent :

• Texture : plus les sols sont riches en argiles et en limons, plus ils sont riches en matière organique. Cela s’explique par le rôle protecteur des argiles vis-à-vis de la décomposition des matières organiques.
• Minéralogie
• Profondeur de sol
• Caractère plus ou moins engorgé à certaines périodes

Variabilité liée à l’usage des sols

Enfin, l’usage des sols joue un rôle important. Il intervient à peu près de la même manière quelque soit le contexte climatique. Les usages se classent ainsi de la même façon. Les stocks les plus faibles sont en culture annuelle et les plus élevés en prairies permanentes et forêts.

En résumé, il existe de nombreux facteurs de variabilité dont certains sont “pilotables” par l’homme et d’autres non (schéma ci dessous).

Effets des modes de gestion sur les stocks de carbone

Premier volet d’action : augmentation de la production primaire et la photosynthèse

Le premier volet d’action est l’augmentation de la production primaire et la photosynthèse. Ainsi, il est possible d’augmenter les restitutions organiques du sol. Cela peut être fait en :

• implantant des couverts dans une rotation,
• augmentant la durée des prairies temporaires,
• enherbant vignes et vergers,
• en plantant des arbres, par la mise en place des systèmes agroforestiers.

Ensuite, il faut veiller à ne pas perdre le carbone de cette biomasse photosynthétisée en limitant les exportations excessives par une gestion raisonnée des résidus de culture.

Deuxième volet d’action : les pratiques prairiales

Un deuxième volet concerne les pratiques prairiales. En effet, la chargement animal, la densité du peuplement, la fréquence des fauches affectent l’allocation de carbone aux racines. Ils peuvent donc impacter l’incorporation de la production de carbone par voie racinaire. Cette voie est bien plus efficace soit 2,5 fois plus élevée que par la biomasse aérienne.

En effet, le carbone vient des racines (exsudats). Les racines et les poils absorbants sont en contact étroit avec les minéraux du sol. Il y a donc adsorption, piégeage, dans la microporosité du sol. Cette dernière favorise le processus de stabilisation par interactions organo-minérales et donc par protection physique. Il y a donc tout intérêt à promouvoir des systèmes permettant d’augmenter les entrées par voie racinaire. Pour ce faire, il est nécessaire de choissir des espèces (prairies, agroforesterie) ou des variétés avec un fort développement racinaire.

Troisième volet d’action : l’apport des matières organiques exogènes

Enfin, le dernier volet consiste à apporter des matières organiques exogènes (effluents, compost…). Augmenter les entrées de carbone dans les sols reste le plus efficace pour stocker du carbone (graphique ci-dessous). Toutefois, il faut également limiter les pertes de carbone. Dans ce cas, il s’agit de réduire les pertes par érosion en :

• couvrant le sol,
• réduisant le travail du sol.

Accroître le stockage du carbone dans les sols agricoles est, en principe, une démarche « gagnant- gagnant ». Cela est bénéfique pour la fertilité des sols. Et cela permet de contribuer ainsi à sécuriser la production alimentaire dans un contexte de changement climatique. Ce changement climatique menace les niveaux de production actuels. En parallèle, cela contribue à lutter contre l’effet de serre additionnel. Les stratégies pour augmenter la teneur en matière organiques des sols restent complexes. Toutes les pratiques stockantes n’ont pas la même efficacité sur le stockage du carbone. De plus, l’impact sur le stockage additionnel est variable en fonction du type de sol et du climat. Tout l’enjeu est donc de trouver un compromis entre production et stockage de carbone.

Source :

CHENU C. Processus et bases biophysiques du stocakge du carbone dans les sols Semaine 3 du MOOC Sol et Climat 2022

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Dans une démarche d’accompagner les entrepreneurs à piloter leur performance globale, Cerfrance Seine Normandie s’est associé avec France CARBON AGRI, association qui facilite la mise en place des projets de réduction carbone (FCAA 1 et FCAA 2). Audrey OUIN, référente conseil technique et carbone  vous explique ce qu’est le label bas carbone.

La démarche bas carbone en élevage

Une vraie montée en puissance des élevages labélisés bas carbone

L’accompagnement des entrepreneurs sur le pilotage de leur performance globale a déjà permis : 

• d’accompagner techniquement les éleveurs dans l’évolution de leurs pratiques ;
• de réduire l’empreinte carbone à hauteur de 800 t d’équivalent CO₂ par exploitation sur cinq ans ;
• d’améliorer les performances technico-économiques des élevages ;
• de rémunérer les crédits carbone.

Les premiers résultats des deux appels à projets, réalisé par Cerfrance Seine Normandie

Le label bas carbone

Les conseillers techniques de Cerfrance vous accompagnent

• Réalisent les bilans carbone (Cap2er niveau 2)
• Co-construisent les plans d’actions sur cinq ans
• Accompagnent les éleveurs dans la mise en place de leurs plans d’actions

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Découvrez dans cette publication si l‘effet albédo est le troisième levier d’atténuation du changement climatique.

La majorité des travaux sur le changement climatique sont aujourd’hui menés sur les effets biogéochimiques. Ces effets correspondent au bilan Gaz à Effet de Serre basé sur l’évaluation des flux nets verticaux de CO₂ et horizontaux du carbone dans les plantes et dans les sols et sur les émissions des autres GES.

Un aspect plus méconnu concerne les effets biophysiques qui comprennent l’effet albedo et les flux d’énergie. L’albédo est la part d’énergie solaire réfléchie par un corps ou une surface par rapport à celle reçue. Plus un corps est clair et plus il est réfléchissant, son albédo est alors fort. A l’inverse, un corps sombre absorbe davantage les rayons du soleil et son albédo est faible. L’effet albédo joue ainsi un rôle dans l’équilibre thermique de la planète. Il a dans certains cas un effet refroidissant et dans d’autres un effet réchauffant. Il peut être modifié par certaines pratiques agricoles.

Des cultures intermédiaires qui augmentent l’albédo, effet refroidissant

Les cultures intermédiaires peuvent exercer une influence sur le climat. Elles modifient à la fois le bilan GES mais également le bilan d’énergie et la façon dont l’énergie solaire va être utilisée en surface. Lorsque l’on remplace un sol nu par un couvert, le bilan radiatif (rayonnement net) est modifié de deux façons :

• le changement d’albédo
• la modification du rayonnement infrarouge thermique émis par la surface.

Les plantes ont souvent un albédo plus élevé que le sol nu. Le fait d’introduire un couvert accroit donc l’albédo de la parcelle. En effet, une part plus importante du rayonnement solaire repart vers l’espace. Ce rayonnement de courtes longueurs d’ondes interagit peu avec les molécules de GES de l’atmosphère. Il n’induit donc pas de réchauffement de l’atmosphère au cours de son retour vers l’espace. La quantité d’énergie disponible à la surface va diminuer, engendrant globalement un refroidissement du système.

Une expérimentation au champ montre que l’albédo augmente avec le développement du couvert, ici de la moutarde. On peut également noter l’effet des pluies ou irrigations. Elles assombrissent le sol et font périodiquement chuter l’albédo des deux sous parcelles.

Majoritairement on observe donc un gain d’albédo (effet refroidissant) avec l’implantation de couverts, excepté pour les sols clairs comme les sols calcaires. Plusieurs facteurs modulent toutefois cet effet :

• la période d’implantation et sa durée de végétation,
• le choix de l’espèce et sa densité de semis.

A noter qu’un couvert haut et présentant une forte biomasse aura tendance à piéger plus de rayonnement. Il va donc avoir un albédo plus faible et réchauffant.

Attention à l’antagonisme des certaines pratiques entre l’effet albédo et le stockage du carbone

A court terme, l’effet albédo des couverts peut être plus fort que l’effet stockage du carbone. En moyenne l’équivalent d’un stockage de C est de 124 à 720 kg/C/ha/an. Cet effet est moins marqué quand les couverts ont une forte biomasse. Mais, à long terme, l’accumulation progressive de matières organiques dans les sols assombrit le sol. Cette dernière a un effet négatif sur l’albédo, quand il reste nu. Plus on a de MO dans les sols, plus il faudra donc les couvrir en permanence pour ne pas avoir un effet négatif sur l’albédo.

D’autres pratiques ont un effet sur l’albédo. Le chaulage cause une augmentation significative d’albédo alors qu’un apport de biochar peut générer une chute importante d’albédo. Le non labour permet un maintien en surface des pailles de céréales qui ont un albédo généralement plus élevé que le sol nu. Toutefois, l’effet « mulch » des pailles atténu fortement l’effet albédo, se traduisant par une diminution du flux d’évaporation, une augmentation de la température et du flux de chaleur sensible en surface. L’irrigation tendra à décroître l’albédo du sol et cet effet sera contre modulée par une augmentation de l’évapotranspiration qui tend à refroidir le climat.

Sources utilisées pour répondre à la question : L’effet albédo est-il le troisième levier d’atténuation du changement climatique ? :

CARRER D. et al, 2018. What is the potential of cropland albedo management in the fight against global warming ? A case study based on the use of cover crop

CESCHIA E. et al, 2017. Potentiel d’atténuation des changements climatiques par les couverts intermédiaires. Innovations Agronomiques 62 p 43-58

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